Lüften Sie das Geheimnis des „kleinen Schlittschuhs“, eines Fisches, der auf zwei Beinen läuft

Obwohl der kleine Rochen ein Fisch ist, ist er dafür bekannt, dass er seine Flossen wie Beine zum Gehen benutzt, ähnlich wie Landwirbeltiere. Es wird angenommen, dass der kleine Rochen vor etwa 470 Millionen Jahren von einem gemeinsamen Vorfahren mit terrestrischen Tetrapoden abgewichen ist. In früheren Studien wurde berichtet, dass das motorische Nervennetzwerk, das am Laufen von Schlittschuhen und Tetrapoden beteiligt ist, ähnlich ist, aber es war schwierig, den molekularen Mechanismus der Entwicklung dieses motorischen Nervennetzwerks zu untersuchen, da es kein qualitativ hochwertiges Gesamtgenom davon gab die kleinen Schlittschuhe.

In einer jetzt veröffentlichten Studie in eLife, konstruierte ein Forschungsteam mithilfe der neuesten Genomanalysetechnologie ein hochwertiges Gesamtgenom des kleinen Schlittschuhs. Die Größe des neu konstruierten Gesamtgenoms des kleinen Rochens beträgt 2,13 Gigabyte, was 93 % der vorhergesagten Genomgröße entspricht, und ist ein hochwertiges Gesamtgenom, das 17.230 Gene enthält, die Proteine ​​kodieren.

Darüber hinaus führte das Forschungsteam eine vergleichende Analyse mit Landtieren durch. Eine vergleichende Analyse der Transkriptome der Motoneuronen des kleinen Rochens und der Tetrapoden wurde unter Verwendung des hochwertigen Gesamtgenoms des kleinen Rochens durchgeführt. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden Gene, die gemeinsam exprimiert werden, und Gene, die differentiell exprimiert werden, in den Motoneuronen entdeckt.

Beim kleinen Schlittschuh sind 10 Muskeln am Flossenlauf beteiligt, während bei Tetrapoden 50 Muskeln an der Bewegung der Gliedmaßen beteiligt sind. Durch den Vergleich der beiden Arten schlug das Forschungsteam einen molekularen Mechanismus dafür vor, wie das einfache Laufmuster und die raffinierten Bewegungen, die bei terrestrischen Tetrapoden beobachtet werden, während der Evolution entstanden sind.

Diese Forschung wurde von Professor Baek Myung-In vom Department of Brain Sciences, DGIST, geleitet und zusammen mit Forschungsteams der Seoul National University und der New York University Medical School durchgeführt. Seine Bedeutung besteht darin, dass es den molekularen Mechanismus der Evolution von gehbezogenen motorischen Nervennetzwerken präsentierte, indem spezialisierte Forschungskapazitäten in den Bereichen vergleichende Biologie, Genomik und Neurobiologie zusammengeführt wurden.

Professor Baek Myung-in vom Department of Brain Sciences sagte: „Es gibt sowohl einfache als auch raffinierte Formen des Gehens, und dies ist eine bahnbrechende Entdeckung, die auf den molekularen Mechanismus hinweist, wie diese Formen im langen Evolutionsprozess entstanden sind.“