Ученые исследуют геном многоножки

28.11.2014 20:43

408

Многонациональная группа генетических исследователей упорядочила геном морской многоножки под названием Strigamia maritima, что дало возможность им восстановить много особенностей генетического состава наследственного членистоногого, который жил приблизительно 500 млн лет назад.

Членистоногие — самая богатая разновидностями группа животных на нашей планете. Есть четыре класса членистоногих существующих сегодня: насекомые, ракообразные, хелицеровых (пауки, скорпионы) и многоножки.

Последний класс, который включает многоножки, является единственным классом для которого еще не был упорядочен никакой геном.

Многоножки возникли, скорее всего, от морских предков, которые вышли на землю более чем на 400 млн лет назад.

У всех многоножек есть большое количество почти идентичных сегментов, причем опорой является одна или две пар ног. Однако, несмотря на их имя, у многоножек никогда нет ста ног.

Многоножка Strigamia maritima, которая живет в прибрежных средах обитания, может иметь от 45 до 51 пары — но число пар является всегда нечетно, как это бывает во всех многоножек.

Этот вид подходит ученым из-за доступности до своих гнезд, из которых эмбрионы могут быть собраны для исследования — что делает его идеальным кандидатом для получения первой последовательности генома от многоножек и, открыть дверь к новому пониманию биологии развития и экологию этих скрытных животных.

Команда нашла, что геном Strigamia maritima имеет приблизительно 15 000 генов — приблизительно на 7 000 меньше чем человек — и лучше сохранен, чем многие другие членистоногие, такие как дрозофила, с меньшим количеством генной потери.

Это говорит о том, что сороконожка постепенно эволюционировала от их общего предка, а это позволит ученым сделать сравнение между самыми разными животными, которые не являются очевидными при работе с плодовыми мушками или другими быстро развивающимися насекомыми.

Например, команда нашла параллели в способе, которым мозг скопирован между многоножками и другими очень отдаленно связанными животными, такими как морские черви. Такие сравнения позволят ученым построить общую картину того, какие генетические изменения лежат в основе разнообразия всех животных.

«С комплектом геномов в руке от каждого из четырех классов, существующих членистоногих, теперь мы можем начать строить картину генетического состава их общего предка.

Например, сравнивая мух и комаров с многоножками, мы показали, что врожденные иммунные системы насекомых намного старше, чем ранее предполагалось», сказал д-р Франк Джиггинс из Кембриджского университета, который является одним из авторов работы, обнародованной в журнале PLoS Biology.

Один из самых удивительных результатов — то, что Strigamia maritima, кажется, потерял генетический код за все известные легкие рецепторы, используемые животными, так же как генами, управляющими циркадным ритмом, биологическими часами.

«Последовательность генома maritima Strigamia имеет больше чем только научный интерес. Некоторые из его генов могут иметь прямое применение. Все многоножки вводят яд, чтобы парализовать их добычу. Компоненты яда часто делают сильные наркотики, и геном многоножки поможет исследователям найти эти гены яда»,- сказал соавтор профессор Майкл Акам с Кембриджского университета.

«Несмотря на то, что тесно связана с насекомыми, многоножка испытывает недостаток в обонятельном семействе генов, используемом насекомыми, чтобы чувствовать запах воздуха, и таким образом развивала ее собственную, вдыхающую воздух способность, расширяя другие семейства генов, не существующие у насекомых», — добавил ведущий автор, профессор Ариэль Чипмен с еврейского университета Института науки о жизни им. Александра Зильбермана в Иерусалиме.

«Эти многоножки живут под землей и потеряли свои глаза, вместе с почти всеми генами видения и генами, вовлеченными во внутренние часы тела. Они поддерживают увеличенные сенсорные способности, позволяющие им признать их среду и захватить добычу».

«Геном многоножки, оказалось, был особенно ценен в выведении содержания важных семейств генов у наследственного членистоногого, этот предок, тогда являющийся отправной точкой для развития огромного разнообразия членистоногих, которых мы в настоящее время видим сегодня», — сказал соавтор доктор Дэвид Ферриер с университета Сент Эндрюса.

«Там была высокая активность оборота в гене членистоногих и организации генома, с большим количеством перестановок и большим количеством потерь генов в ходе эволюции животных, так же как и насекомых».

«Виды реконструкций, которые стали возможными благодаря новому геному многоножек, обеспечивают основу для углубления в биологии этих генетических изменений, чтобы видеть, как они были связаны с разнообразием невероятного диапазона форм тела и способов жизни, которую мы теперь находим у членистоногих».