Genomisk analyse af en dyreplanktonart sætter spørgsmålstegn ved antagelser om artsdannelse og genregulering

Udvikling i rasende fart

Forskerne sammenlignede de genetiske sekvenser af de tre slægter, hvilket fik dem til at anslå, at de delte en fælles forfader for omkring 25 millioner år siden, hvor slægterne fra Barcelona og Osaka var tættere beslægtede end Okinawa-slægten, idet de havde divergeret ~7 millioner år. siden. Til sammenligning afveg mennesker fra mus for 75-90 millioner år siden.

Ud fra deres fylogenetiske analyser estimerede forskerne hastigheden af ​​genomiske omlejringer for forskellige arter som et kvantificerbart mål for, hvor hurtigt de udvikler sig. Ud fra dette fandt forskerne ud af, at frekvensen for Oikopleura dioica er mere end ti gange højere end sammenlignelige arter af Ciona havsprøjter.

Som Dr. Michael J. Mansfield fra enheden og medførsteforfatter på papiret udtrykker det, "Oikopleura er et af de hurtigst udviklende dyr i verden. Dyr, især chordater, omarrangerer normalt ikke deres genomer i denne grad. , ved denne hastighed."

Med al denne genomforvrængning, der finder sted mellem Oikopleura dioica-slægterne, er det fra et genomisk perspektiv mystificerende, at de kan bevare sådanne ens egenskaber.

"Vores resultater tyder på, at selvom genomisk organisering er vigtig, især for noget så komplekst som mennesker, bør vi ikke glemme de individuelle gener," foreslår Dr. Plessy. At studere gener og genomer kan tilbyde to forskellige perspektiver på det samme fænomen - som Dr. Mansfield forklarer det:"Der er forskere, der studerer anatomi og andre, der studerer individuelle neuroner - men begge besvarer spørgsmål om hjernen."

Hvem spørger?

Genomforvrængning stiller vigtige spørgsmål om evolution og klassificering af liv i arter. På den ene side viser forskerne, at selvom de tre slægter af Oikopleura dioica er praktisk talt identiske morfologisk og funktionelt, er deres genomer ekstremt forvrænget, hvilket kunne tyde på, at de tilhører forskellige arter, selvom forskerne understreger, at deres intention ikke er at klassificere dem her. På den anden side kunne den forvrængede, men analoge genekspression advare mod en overdreven afhængighed af genomik til klassificering af arter.

Men i sidste ende har "arter ikke brug for os. Hvis du fjerner mennesker, er dyrene de samme - det er lige meget, hvordan vi klassificerer dem," som Dr. Plessy formulerer det. I stedet er artsbegrebet flydende, alt efter om det er til bevaringsformål, til lovgivning, som mikrobiolog eller zoolog, eller hvad årsagen nu er. "Spørgsmålet 'hvad er en art?' kan besvares med et andet spørgsmål:hvorfor spørger du?"

For Dr. Plessy, Dr. Mansfield og deres samarbejdspartnere rundt om i verden er dette papir kulminationen på en lang proces med at dyrke forskellige afstamninger af Oikopleura dioica og udvikle bioinformatiske værktøjer, der er i stand til at analysere deres kaotiske genomer. Professor Nicholas Luscombe, leder af enheden ved OIST, er optimistisk med hensyn til forskningspotentialet i undersøgelsen og dyrene.

"Vi antog oprindeligt, at alle Oikopleura ville have lignende genomer, men vi var forbløffede over at se så store forskelle med så meget forvrængning mellem dem. Vi ønsker at bruge Oikopleura til at lære mere om naturen af ​​genomiske omlejringer."

Dette er kun begyndelsen - forskerne er langt fra færdige med at studere det gådefulde zooplankton. "Vi har allerede lært så meget af Oikopleura, men vi mangler endnu at udforske det fulde omfang af arternes mangfoldighed på globalt plan," siger Dr. Plessy.

Dr. Mansfield citerer den store biolog Jacques Monod med "det, der er sandt for E. coli, er sandt for elefanten" - med de værktøjer, der er udviklet til denne undersøgelse, kan holdene nu vende deres opmærksomhed mod andre arter. "Vi gik ind i den tankegang, at alle Oikopleura dioica var ens, men vi har vist det modsatte. Hvor ofte er det sandt for andre arter, og hvor meget mere er der at vide om mekanismerne bag genomforvrængning?"

Flere oplysninger: Charles Plessy et al., Extreme genome scrambling in marine plankonicOikopleura dioicacryptic species, Genome Research (2024). DOI:10.1101/gr.278295.123

Journaloplysninger: Genomforskning

Leveret af Okinawa Institute of Science and Technology