UC San Diego News Center

kwallen ondergaan een verbazingwekkende metamorfose, van kleine poliepen die op de zeebodem groeien tot zwemmende medusae met stekende tentakels. Deze vormverschuiving heeft hen goed gediend, het leiden van kwallen door meer dan 500 miljoen jaar van massa-uitstervingen op aarde.”Whatever they’ re doing has really worked for them, ” zei David Gold, een universitair docent paleobiologie aan het UC Davis College of Letters and Science.

de eerste diepgaande blik op het genoom van een kwal—de maankwal Aurelia aurita—onthult de oorsprong van deze succesvolle overlevingsstrategie. Het Aurelia genoom, online gepubliceerd Dec. 3 in het tijdschrift Nature Ecology and Evolution en co-geleid door wetenschappers aan de Universiteit van Californië San Diego, geeft vroege kwallen gerecycled bestaande genen te veranderen van poliep naar medusa. De resultaten wijzen erop dat dieren vrij gemakkelijk in nieuwe niches en vormen kunnen uitstralen.

” deze bevindingen leveren verder bewijs dat evolutie niet noodzakelijk de genetische code complexer maakt, ” zei Gold, een hoofdonderzoeker in het genoomonderzoek. “Kwallen kunnen een grote, complexe levensgeschiedenis bouwen met behulp van veel van dezelfde genen die gevonden worden in eenvoudigere dieren.”

het onderzoeksteam werd eveneens geleid door Gold, die een groot deel van het werk verrichtte als postdoctorale fellow aan het California Institute of Technology, en door Takeo Katsuki, een voormalig projectwetenschapper aan het Kavli Institute for Brain and Mind aan de Universiteit van San Diego en momenteel een toepassingsspecialist bij Thorlabs Japan Inc.”Kwallen zijn zowel evolutionair als ecologisch belangrijk, dus het hebben van hun genoomsequentie stelt hun studie als een belangrijke aanvulling op wat we weten over hun biologie, “zei Ralph Greenspan, een professor in de UC San Diego Division of Biological Sciences’ Section of Neurobiology en associate director van het Kavli Institute for Brain and Mind, die ook de studie leidde.

Maangelei bij Birch Aquarium bij Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego.

het genoom: een multi-use tool

kwallen komen uit een van de oudste takken van de stamboom, de phylum Cnidaria, die koralen en anemonen omvat. Kwallen waren waarschijnlijk de eerste spierkrachtige zwemmers in de open oceaan. Ze verschenen in het late Precambrium Tijdperk, een periode van grote geologische en ecologische veranderingen die voorafgingen aan de Cambrische explosie van dierlijk leven.Op een gegeven moment in hun ontwikkeling, verwierf kwallen de mogelijkheid om over te stappen van een stationaire poliep naar een zwemmende Medusa. De overgang impliceert belangrijke veranderingen in het zenuwstelsel van de kwallen, spieren en wapens, aka de stekende cellen genoemd cnidocytes. Om dit te bereiken, coöpteert het Medusa-levensstadium vaak bestaande ontwikkelingsgennetwerken en celtypes huidig in poliepen, vonden de onderzoekers. Bovendien lijkt Aurelia zijn verschillende levensstadia te patronen met behulp van veel van dezelfde genen die in dieren zoals fruitvliegen en mensen worden gevonden, meldt de studie (al deze dieren delen een gemeenschappelijke voorouder, zij het een oude).

er is een tweede, meer controversiële verklaring voor wat de wetenschappers vonden in het genoom van kwallen. Misschien toont de overeenkomsten tussen het genoom van de maankwallen en “hogere” dieren aan dat de Cnidaria oorspronkelijk een medusa-levensfase hadden, die dieren als koralen en zeeanemonen verloren.”Onze resultaten kunnen geen onderscheid maken tussen deze twee scenario ‘s,” zei Gold. Als de tweede hypothese correct blijkt te zijn, “zwemmen, vleesetende dieren kunnen zelfs ouder zijn dan we denken.”

naast evolutievraagstukken zal het Aurelia-genoom waardevol blijken in vele andere gebieden van de biologie, aldus Gold. Aurelia is een belangrijk model voor het bestuderen van de ontwikkeling en functie van het zenuwstelsel, en kan inzicht bieden in het genezen en regenereren van wonden bij dieren. Maankwallen zijn ook een belangrijke boosdoener in ecologisch en economisch schadelijke kwallenbloei, die steeds vaker voorkomen. Gigantische zwermen maankwallen hebben bijvoorbeeld waterinlaatpijpen verstopt, waardoor kerncentrales in Florida en Zweden moeten worden gesloten. Een beter begrip van Aurelia genetica kan nieuwe ideeën bieden voor het beheersen van de bloei.”In veel opzichten lijken de oude oceanen in het late Precambrium erg op hoe de moderne oceanen er in de nabije toekomst zullen uitzien, “zei Gold” wat betekent dat het bestuderen van hoe kwallen in het verleden evolueerden ons kan vertellen over hun potentiële impact op de toekomst.”

andere auteurs op het artikel zijn: Yang Li en Xifeng Yan, UC Santa Barbara; Michael Regulski, Cold Spring Harbor Laboratory, New York; David Ibberson en Thomas Holstein, Heidelberg University, Heidelberg, Duitsland; Robert Steele, UC Irvine; en David Jacobs, UCLA.De financiering werd verstrekt door de National Institutes of Health, een Cordes Postdoctoral Fellowship bij Caltech, de W. M. Keck Foundation, De Gordon and Betty Moore Foundation, een fellowship van de Uehara Memorial Foundation en het NASA Astrobiology Institute.

Share

• Twitter
• Linkedin
• Print