Forscher sequenzieren das erste Genom von Myxini, der einzigen Wirbeltierlinie, die kein Referenzgenom hatte

Einem internationalen wissenschaftlichen Team mit mehr als 40 Autoren aus sieben verschiedenen Ländern unter der Leitung eines Forschers der Universität Malaga, Juan Pascual Anaya, ist es gelungen, das erste Genom der Myxini, auch bekannt als Schleimaale, der einzigen großen Wirbeltiergruppe, zu sequenzieren für die es noch kein Referenzgenom einer seiner Arten gibt.

Dieser Befund wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Naturökologie und Evolutionhat es ermöglicht, die Evolutionsgeschichte der Genomduplikationen zu entschlüsseln, die bei den Vorfahren der Wirbeltiere, zu denen auch der Mensch gehört, auftraten.

„Diese Studie hat wichtige Auswirkungen auf den evolutionären und molekularen Bereich, da sie uns hilft, die Veränderungen im Genom zu verstehen, die mit der Entstehung von Wirbeltieren und ihren einzigartigsten Strukturen, wie dem komplexen Gehirn, dem Kiefer und den Gliedmaßen, einhergingen“, erklärt der Wissenschaftler der Abteilung für Tierbiologie der UMA Pascual Anaya, der die Forschung koordiniert hat.

Daher wurde diese fast ein Jahrzehnt dauernde Studie von einem internationalen Konsortium durchgeführt, dem mehr als 30 Institutionen aus Spanien, dem Vereinigten Königreich, Japan, China, Italien, Norwegen und den Vereinigten Staaten angehören, darunter die Universität Tokio und Japan Forschungsinstitut RIKEN, die Chinesische Akademie der Wissenschaften und das Zentrum für Genomregulation in Barcelona.

Ökologische Verbindung

Die Myxini sind eine Tiergruppe, die in Tiefseegebieten lebt. Bekannt für die Menge Schleim, die sie freisetzen, wenn sie sich bedroht fühlen, ein Forschungsschwerpunkt von Kosmetikunternehmen, und auch für ihre Rolle als ökologisches Bindeglied im Meeresboden (da sie Aasfresser sind und unter anderem für die Beseitigung der Leichen verantwortlich sind). von Walen, die nach ihrem Tod auf dem Meeresgrund landen), konnte ihr Genom aufgrund seiner Komplexität bisher nicht sequenziert werden.

Sie bestehen aus einer großen Anzahl von Mikrochromosomen, die wiederum aus sich wiederholenden Sequenzen bestehen. Hinzu kommt die Schwierigkeit, an biologisches Material zu gelangen.

„Außerdem gehen diese Mikrochromosomen während der Entwicklung des Tieres verloren, sodass nur die Geschlechtsorgane ein ganzes Genom erhalten“, sagt Juan Pascual Anaya.

Genomduplikationen

Für diese Studie wurde das Genom des Eptatretus burgeri sequenziert, der im Pazifik an den Küsten Ostasiens lebt. Um dies zu erreichen, generierten die Forscher Daten von bis zu 400-facher Größe des Genoms, indem sie fortschrittliche Techniken der chromosomalen Nähe (Hi-C) verwendeten und es schafften, sie auf Chromosomenebene zusammenzusetzen.

„Das ist wichtig, weil es uns beispielsweise ermöglichte, die Reihenfolge der Gene zwischen diesem und dem Rest der Wirbeltiere, einschließlich Haien und Menschen, zu vergleichen und so eine der wichtigsten offenen Debatten in der genomischen Evolution zu lösen: die Anzahl der Genomduplikationen.“ , und als diese während der Entstehung der verschiedenen Wirbeltierlinien auftraten“, sagt der UMA-Wissenschaftler und fügt hinzu, dass wir dank dessen jetzt wissen, dass der gemeinsame Vorfahre aller Wirbeltiere von einer Art abstammte, deren Genom einst vollständig dupliziert wurde.

Später, so Pascual Anaya, trennten sich die Abstammungslinien, aus denen die modernen mandibulären und nicht mandibulären Wirbeltiere hervorgingen, und jedes dieser Tiere vermehrte sein Genom unabhängig voneinander neu: Während ersteres, zu dem auch der Mensch gehört, es verdoppelte, verdreifachte letzteres es.

Evolutionäre Auswirkungen

Eine Analyse der Funktionalität von Genomen, basierend auf äußerst seltenen Proben von Myxini-Embryonen, durchgeführt im Labor von Professor Shigeru Kuratani von RIKEN; und eine Studie über die möglichen Auswirkungen von Genomduplikationen auf jedes Wirbeltier, die zusammen mit dem Professor an der Universität Bristol und Mitglied der Royal Society Phil Donoghue entwickelt wurde, vervollständigen diese multidisziplinäre Forschung, die für das Verständnis der Evolutionsgeschichte von Wirbeltieren von entscheidender Bedeutung ist.

Die Studie bietet Perspektiven auf die genomischen Ereignisse, die wahrscheinlich das Auftreten wichtiger Merkmale von Wirbeltieren wie der Gehirnstruktur, der Sinnesorgane oder der Nervenkammzellen verursacht haben, und darunter auch eine Zunahme der regulatorischen Komplexität (eine größere Anzahl von Schaltern, die Gene einschalten). /aus).