Dziękuję. Posłuchaj tego artykułu, korzystając z odtwarzacza powyżej. ✖

Głębokie zagłębienie się w genetykę makroalg odkryło genetyczne podstawy, które umożliwiły makroalgom, czyli „wodonom”, ewolucję wielokomórkowości. Naukowcy z 12 kwietnia w czasopiśmie podają, że trzy linie makroglonów rozwinęły wielokomórkowość niezależnie i w bardzo różnych okresach, nabywając geny umożliwiające adhezję komórek, tworzenie macierzy pozakomórkowej i różnicowanie komórek Roślina molekularna. Co zaskakujące, wiele z tych genów umożliwiających wielokomórkę miało pochodzenie wirusowe. Badanie, które zwiększyło całkowitą liczbę zsekwencjonowanych genomów makroglonów z 14 do 124, jest pierwszym badaniem, które bada ewolucję makroglonów przez pryzmat genomiki.

„To duże zasoby genomiczne, które otworzą drzwi do wielu dalszych badań” – mówi współpierwsza autorka i biolog glonów Alexandra Mystikou z New York University Abu Dhabi i Technology Innovation Institute w Zjednoczonych Emiratach Arabskich. „Makroalgi odgrywają ważną rolę w globalnej regulacji klimatu i ekosystemach oraz mają liczne zastosowania komercyjne i ekoinżynieryjne, ale jak dotąd nie było zbyt wielu informacji o ich genomach”.

Makroglony żyją zarówno w wodzie słodkiej, jak i morskiej i są złożonymi organizmami wielokomórkowymi z odrębnymi narządami i tkankami, w przeciwieństwie do mikroalg, które są mikroskopijne i jednokomórkowe. Istnieją trzy główne grupy makroglonów – czerwone (Rhodophyta), zielone (Chlorophyta) i brązowe (Ochrophyta) – które niezależnie wyewoluowały wielokomórkowość w bardzo różnym czasie i w bardzo różnych warunkach środowiskowych. Zarówno rodofity, jak i chlorofity wyewoluowały wielokomórkowo ponad miliard lat temu, podczas gdy ochrofity stały się wielokomórkowe dopiero w ciągu ostatnich 200 000 lat.

Aby zbadać ewolucję wielokomórkowości makroglonów, naukowcy zsekwencjonowali 110 nowych genomów makroglonów ze 105 różnych gatunków pochodzących ze siedlisk słodkowodnych i słonowodnych w różnych lokalizacjach geograficznych i klimatach.

Naukowcy zidentyfikowali kilka szlaków metabolicznych odróżniających makroalgi od mikroalg, a niektóre z nich mogą być odpowiedzialne za powodzenie inwazyjnych gatunków makroalg. Wydaje się, że wiele z tych genów metabolicznych zostało przekazanych przez wirusy zakażające glony, a geny pochodzenia wirusowego były szczególnie rozpowszechnione w niedawno wyewoluowanych algach brunatnych.

Odkryli, że makroalgi nabyły na swojej drodze do wielokomórkowości wiele nowych genów, których nie ma w mikroalgach. W przypadku wszystkich trzech linii kluczowe nabytki obejmowały geny zaangażowane w adhezję komórek (co umożliwia komórkom sklejanie się), różnicowanie komórek (co pozwala różnym komórkom rozwijać wyspecjalizowane funkcje), komunikację komórkową i transport międzykomórkowy.

„Wiele genów alg brunatnych powiązanych z funkcjami wielokomórkowymi miało charakterystyczne motywy, które w przeciwnym razie były obecne jedynie w wirusach, które je infekują” – mówi współpierwszy autor i bioinformatyk David Nelson z New York University Abu Dhabi. „To trochę szalona teoria, o której wspominano jedynie w przeszłości, ale z naszych danych wynika, że ​​te poziomo przeniesione geny były kluczowymi czynnikami ewolucji wielokomórkowości brunatnic”.

Zespół zidentyfikował także inne cechy, które różniły się między liniami makroglonów. Zaobserwowali znacznie większą różnorodność między różnymi gatunkami rodofitów, u których najpierw wyewoluowała wielokomórkowość i dlatego miały więcej czasu na rozbieżności. Odkryli również, że chlorofity mają wiele wspólnych cech genomowych z roślinami lądowymi, co sugeruje, że geny te mogły już występować u ostatniego wspólnego przodka chlorofitów i roślin.

„W żadnym wypadku nie zbadaliśmy w sposób wyczerpujący wszystkiego, co znajduje się w tych genomach” – mówi starszy autor i biolog systemowy Kourosh Salehi-Ashtiani z New York University Abu Dhabi. „Istnieje mnóstwo informacji, których nie poruszyliśmy w tym artykule, a które może poznać każdy zainteresowany”.

Naukowcy już przeglądają zbiór danych, aby zbadać adaptacje makroglonów do środowiska i siedlisk. W przyszłości mają nadzieję zsekwencjonować i przeanalizować jeszcze więcej genomów makroalg.

„Chcemy zbadać niektóre z tych cech bardziej szczegółowo, co oznacza więcej genomów, jeśli uda nam się je dostać” – mówi Salehi-Ashtiani.

Odniesienie: Nelson DR, Mystikou A, Jaiswal A i in. Głęboka genomika makroalg rzuca światło na wiele ścieżek prowadzących do wielokomórkowości wodnej i fotosyntetycznej. Roślina molekularna. doi: 10.1016/j.molp.2024.03.011

Artykuł ten został ponownie opublikowany na podstawie następujących materiałów. Uwaga: materiał mógł zostać zmieniony pod względem długości i treści. Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z cytowanym źródłem.