Forskere sekvenserer aseksuel lille orm - hvis afstamning strækker sig 18 millioner år tilbage

Et hold videnskabsmænd har sekventeret, for første gang, en lillebitte orm, der tilhører en gruppe udelukkende aseksuelle arter, der opstod for cirka 18 millioner år siden - hvilket gør den til en af ​​de ældste levende slægter af aseksuelle dyr kendt. Værket afslører, hvordan det er undsluppet den evolutionære blindgyde, som normalt mødes af organismer, der ikke engagerer sig i sex.

"Forskere har forsøgt at forstå, hvordan nogle dyr kan overleve i millioner af år uden sex, fordi så strenge, langvarig afholdenhed er meget sjælden i dyreverdenen, " forklarer New York University Biology Professor David Fitch, en af ​​medforfatterne til forskningen. "Dette fænomen er et vigtigt fænomen i forståelsen af ​​evolutionær genetik, fordi det er i modstrid med den bredt accepterede opfattelse af, at seksuel reproduktion er påkrævet for at eliminere skadelige mutationer og for tilpasning til et foranderligt miljø."

"For eksempel, på kort sigt, arve kopier af begge forældres gener giver normalt god forsikring mod mutationer, der kan dræbe funktionen af ​​en af ​​disse genkopier - en proces kaldet komplementering, " Fitch fortsætter. "På lang sigt, at producere afkom via samleje giver mulighed for tilpasning til skiftende forhold over tid, fordi det producerer variation gennem genetisk shuffling, eller rekombination. Imidlertid, fordi en sådan blanding ikke forekommer hos aseksuelle arter, de har en tendens til at uddø hurtigt. Så, Det har været et mangeårigt mysterium i biologien, hvordan nogle aseksuelle dyr har overlevet i så mange generationer."

Forskningen, udført af forskere i NYU's Center for Genomics and Systems Biology og Duke University's Center for Genomic and Computational Biology, optræder i journalen Aktuel biologi .

Den nyligt sekvenserede orm, Diploscapter pachys , er en lille, gennemsigtig, fritlevende rundorm og nært beslægtet med Caenorhabditis elegans , en organisme, der almindeligvis anvendes til biomedicinsk forskning.

I modsætning til C. elegans , imidlertid, D. pachys er aseksuel.

Ved at træffe denne beslutning, videnskabsmændene brugte DNA til at udlede en genealogi, der afslørede, at D. pachys tilhører en gruppe udelukkende aseksuelle arter, der opstod for cirka 18 millioner år siden.

I en nærmere undersøgelse af hvordan D. pachys reproducerer, forskerholdet fandt ud af, at ligesom mange andre aseksuelle organismer, processen med at lave kønsceller - sædceller eller æg - var blevet ændret for at forhindre rekombination, eller den omrokering, der er et resultat af seksuel reproduktion.

"I bund og grund, dyrene klonede sig selv, " forklarer Fitch. Derudover da forskerne studerede dets kromosomer, de fandt noget endnu mere overraskende:der var kun ét par kromosomer.

Nære pårørende, såsom C. elegans , har 5-7 kromosomer, men et enkelt kromosompar, forskerne siger, er så sjælden hos højere organismer, at der kun kendes to andre dyrearter med denne tilstand:en myre og en parasitisk rundorm.

Forskerne besluttede at sekventere genomet af D. pachys at teste, hvordan det enkelte kromosom var opbygget, enten ved tab eller ved fusion af flere forfædres kromosomer.

Det viste deres resultater D. pachys smelter de seks kromosomer af sin forfader til et enkelt kromosom og springer den første deling af meiose over, hvor gener er rekombineret, så dens afkom bevarer forældrenes høje genetiske diversitet.

"Dermed, mysteriet om dets levetid synes stort set løst: D. pachys overvinder ulemperne ved aseksuel reproduktion ved at opretholde genetisk variation, og med det, komplementering, " forklarer Fitch. "Ironisk nok, dette opnås ved at sikre, at der ikke er nogen rekombination mellem genkopierne. Hvis der var, forskellene mellem genkopierne kan gå tabt. Faktisk, D. pachys har sluppet adskillige af de gener, der kræves for at lave det rekombinationsmaskineri, der findes i seksuelle organismer."