Najbardziej kompleksowe jak dotąd sekwencjonowanie pełnej sekwencji DNA małej łyżwy, mniej znanego kuzyna płaszczki, wyjaśnia jej enigmatyczny kształt.

Naukowcy, piszą Naturazgłoś to, studiując zawiłości Leucoraja erinacea genomu, znacznie lepiej zrozumieli, w jaki sposób ryba ewoluowała od swojego przodka – który miał znacznie węższe ciało – przez okres 300 milionów lat, aby stać się płaskim, uskrzydlonym mieszkańcem dna.

„Wiemy, że zwierzęta z kręgosłupem i szkieletem – znane jako kręgowce – w tym ryby, mają niezliczone kształty ciała, ale niewiele wiemy o podstawowych procesach kontrolowanych przez geny” – mówi Tetsuya Nakamura, adiunkt na wydziale genetyki w Rutgers Uczelni i autorem opracowania. „W tych badaniach zidentyfikowaliśmy mechanizmy genetyczne, które tworzą unikalne cechy ciała łyżwy”.

Małe łyżwy to gatunki łyżew z Oceanu Atlantyckiego, które mają około 16 do 20 cali długości. Ich płaskie ciała mają powiększone, przypominające skrzydła płetwy piersiowe, które pozwalają rybom rozwijać się w środowiskach dna morskiego. Ich unikalny kształt zapewnia moc umożliwiającą szybki napęd do przodu. Używają również swoich płaskich płetw do zbierania i przerzucania piasku, aby ukryć się przed drapieżnikami, zakrywając wszystko oprócz oczu.

„Zastanawialiśmy się, jak to wyjątkowe ciało ewoluowało podczas ich ewolucji” – mówi Nakamura. „Gdybyśmy zrozumieli, jak ewoluowała łyżwa, być może dałoby nam to wskazówki, jak inne kręgowce rozwinęły swoje kształty”.

Przeprowadzając analizę, naukowcy połączyli genotyp łyżew – ich unikalną sekwencję DNA – z ich fenotypem – ich właściwościami fizycznymi, od kształtu ciała po biochemię. Porównali także genom małej łyżwy z genomami różnych rekinów, w tym rekina bambusowego, z którym ma wspólnego przodka.

Naukowcy odkryli podobieństwa między genomami i rzędami genów małej łyżwy i rekina bambusowego, które zachowują cechy przodków chromosomów, podstawowych struktur zwięźle upakowanych DNA w jądrze każdej komórki.

W regionie małego genomu łyżwy, który kontroluje rozwój płetw, naukowcy odkryli rozległe rearanżacje w kolejności genów, podobne do tasowania kart. To tasowanie genów wystąpiło w regionie genów tworzenia płetw u łyżew w porównaniu z rekinami.

W małych genomach łyżew naukowcy odkryli również coś, co opisali jako „wzmacniacz specyficzny dla płetw” dla tak zwanych genów „Hox”, które zostały zidentyfikowane w innych badaniach jako zaangażowane w modelowanie ciała zwierzęcia od głowy do ogona. U kręgowców geny Hox określają pozycję segmentacji obszarów ciała, w tym głowy. W przypadku małej łyżwy naukowcy odkryli, że geny Hox były niezbędne do ewolucji jej szerokich płetw.

Ta „rozległa ochrona tożsamości chromosomalnej i porządku genów, pomimo 300 milionów lat rozbieżności” wskazuje, że większość ryb chrzęstnoszkieletowych, takich jak raje, raje i rekiny, prawdopodobnie podziela tę organizację genetyczną, mówi Nakamura.

„Ogólnie rzecz biorąc, odkryliśmy, że rekombinacja genetyczna i zmiany sekwencji genomu mają kluczowe znaczenie dla ewolucji płetw u łyżwy” — mówi.

Źródło: Uniwersytet Rutgersa