UC San Diego News Center

meduzy przechodzą niesamowitą metamorfozę, od maleńkich polipów rosnących na dnie morza do pływających meduz z kłującymi mackami. Ta zmiana kształtu dobrze im służyła, prowadząc meduzy przez ponad 500 milionów lat masowych wymierania na Ziemi.

„cokolwiek robią, naprawdę zadziałało dla nich”, powiedział David Gold, adiunkt Paleobiologii w UC Davis College of Letters and Science.

pierwsze dogłębne spojrzenie na Genom meduzy-galaretki księżycowej Aurelia aurita-ujawnia początki tej udanej strategii przetrwania. Genom Aurelii, opublikowany w Internecie 3 w czasopiśmie „Nature Ecology and Evolution”, współprowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, wskazuje, że wczesne meduzy przekształciły istniejące geny w morfologię z polipa do meduzy. Wyniki sugerują, że zwierzęta mogą promieniować do nowych nisz i formować się dość łatwo.

„te odkrycia dostarczają dalszych dowodów na to, że ewolucja niekoniecznie czyni kod genetyczny bardziej złożonym”, powiedział Gold, główny badacz w badaniu genomu. „Meduzy mogą zbudować dużą, złożoną historię życia, wykorzystując wiele tych samych genów, które występują u prostszych zwierząt.”

zespół badawczy był kierowany w równym stopniu przez Golda, który wykonywał większość pracy jako doktor habilitowany w California Institute of Technology, oraz przez Takeo Katsuki, byłego naukowca projektu w Kavli Institute for Brain and Mind na UC San Diego, a obecnie specjalistę ds. aplikacji w Thorlabs Japan Inc.

„meduzy są ważne zarówno ewolucyjnie, jak i ekologicznie, więc ich sekwencja genomu ustanawia ich badania jako kluczowy dodatek do tego, co wiemy o ich biologii”, powiedział Ralph Greenspan, profesor w sekcji Neurobiologii Wydziału Nauk Biologicznych UC San Diego i zastępca dyrektora Kavli Institute for Brain and Mind, który również prowadził badania.

galaretki księżycowe w brzozowym Akwarium w Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego.

Genom: Narzędzie wielofunkcyjne

meduzy pochodzą z jednej z najstarszych gałęzi na drzewie genealogicznym zwierząt, phylum Cnidaria, która obejmuje korale i ukwiały. Meduzy były prawdopodobnie pierwszymi pływakami napędzanymi mięśniami na otwartym oceanie. Pojawiły się w późnej epoce prekambryjskiej, okresie wielkich zmian geologicznych i ekologicznych, które poprzedziły Kambryjską eksplozję życia zwierzęcego.

w pewnym momencie swojej ewolucji meduzy zyskały zdolność do przejścia ze stacjonarnego polipa do pływającej meduzy. Przejście wiąże się z poważnymi zmianami w układzie nerwowym meduzy, mięśniach i uzbrojeniu, czyli kłujących komórkach zwanych cnidocytami. Aby to osiągnąć, etap życia meduzy często kooptuje istniejące sieci genów rozwojowych i typy komórek obecne w polipach, odkryli naukowcy. Ponadto Aurelia wydaje się kształtować swoje różne etapy życia za pomocą wielu tych samych genów znalezionych u zwierząt, takich jak muszki owocowe i ludzie, raporty z badań (wszystkie te zwierzęta mają wspólnego przodka, choć starożytnego).

istnieje drugie, bardziej kontrowersyjne wyjaśnienie tego, co naukowcy odkryli w genomie meduzy. Być może podobieństwa między genomem meduzy księżycowej a” wyższymi ” zwierzętami pokazują, że Cnidaria pierwotnie miały stadium życia meduzy, które zwierzęta takie jak korale i ukwiały morskie straciły.

„nasze wyniki nie rozróżniają tych dwóch scenariuszy” – powiedział Gold. Jeśli druga hipoteza okaże się poprawna, „Zwierzęta pływające, mięsożerne mogą być jeszcze starsze, niż nam się wydaje.”

oprócz kwestii ewolucji, Genom Aurelii okaże się cenny w wielu innych dziedzinach biologii, powiedział Gold. Aurelia jest ważnym modelem do badania rozwoju i funkcji układu nerwowego i może zaoferować wgląd w gojenie i regenerację ran zwierząt. Galaretki księżycowe są również głównym winowajcą szkodliwych dla środowiska i gospodarki zakwitów meduz, które stają się coraz bardziej powszechne. Na przykład gigantyczne roje księżycowych galaretek zatkały rury wlotowe wody, zmuszając do wyłączenia elektrowni jądrowych na Florydzie i w Szwecji. Lepsze zrozumienie genetyki Aurelia może zaoferować nowe pomysły na kontrolowanie kwitnienia.

„pod wieloma względami starożytne oceany w późnej Prekambrii są bardzo podobne do tego, jak będą wyglądały współczesne oceany w najbliższej przyszłości” Gold powiedział”, co oznacza, że badanie tego, jak meduzy ewoluowały w przeszłości, może nam powiedzieć o ich potencjalnym wpływie na przyszłość.”

dodatkowymi autorami artykułu są: Yang Li i Xifeng Yan, UC Santa Barbara; Michael Regulski, Cold Spring Harbor Laboratory, Nowy Jork; David Ibberson i Thomas Holstein, Uniwersytet w Heidelbergu, Heidelberg, Niemcy; Robert Steele, UC Irvine; i David Jacobs, UCLA.

finansowanie zapewniły National Institutes of Health, Cordes Postdoctoral Fellowship w Caltech, W. M. Keck Foundation, Gordon and Betty Moore Foundation, stypendium z Uehara Memorial Foundation oraz NASA Astrobiology Institute.

Udostępnij

• Twitter
• Linkedin
• Drukuj