Viele Menschen wissen vielleicht nicht, dass der bescheidene Seeigel ein Titan ist, wenn es um das Studium der Biologie geht. Jetzt haben Forscher aus Japan entdeckt, dass Seeigel dazu beitragen könnten, dass biologische Studien weiter gehen als je zuvor.
In einer in diesem Monat veröffentlichten Studie in Entwicklung, Wachstum und Differenzierunghaben Forscher der Universität Tsukuba herausgefunden, dass eine bestimmte Art von Seeigeln das Spiel verändern kann und neue Wege für die Genforschung eröffnet.
Seeigel werden seit über hundert Jahren als Modell verwendet, um zu verstehen, wie biologische Systeme funktionieren. Diese Organismen haben die Identifizierung von Mechanismen ermöglicht, die biologischen Phänomenen zugrunde liegen, die von genregulatorischen Netzwerken bis zu den an Zellzyklen beteiligten Proteinen reichen. Es gibt jedoch einen Haken: Die bisher verwendeten Modellarten brauchen 2 Jahre, um die Fortpflanzungsreife zu erreichen, was sie für genetische Studien ungeeignet macht.
„Um die Genetik von Seeigeln untersuchen zu können, müssen wir Arten mit kurzen Brutzyklen finden oder die Zyklen der derzeitigen Modellarten beschleunigen“, sagt der leitende Autor der Studie, Professor Shunsuke Yaguchi. „In unserer Studie haben wir nach einer Art mit einem kurzen Fortpflanzungszyklus gesucht.“
Die Forscher identifizierten Temnopleurus reevesii als Kandidatenart, da es nur 6 Monate dauert, um die nächste Generation zu produzieren, und Eier und Spermien das ganze Jahr über kontinuierlich gesammelt werden können, wenn sie bei einer Temperatur von über 20 °C gehalten werden. Die meisten anderen Modell-Seeigel haben diese Eigenschaften nicht, was diese Art für die Kultivierung in einem Labor nützlich macht.
Das Team stellte einen Genomentwurf von T. reevesii zusammen und erstellte zwei Genomdatenbanken, TrBase und die Western Pacific Sea Urchin Genome Database (WestPac-SUGDB), wobei letztere genomische Informationen über T. reevesii und eine andere Modell-Seeigelart, Hemicentrotus pulcherrimus, enthält. Das Ziel der Erstellung dieser Datenbanken bestand darin, genetische Informationen bereitzustellen und eine Portalseite für genetische Daten von Seeigeln im Westpazifik einzurichten. WestPac-SUGDB verfügt auch über Suchprogramme zum Vergleichen der beiden Datensätze.
„Wir gehen davon aus, dass diese Datenbanken nicht nur zur Genforschung von Seeigeln, sondern auch zur Evolutionsforschung und vergleichenden Genomik beitragen werden“, sagt Professor Yaguchi.
Die Ergebnisse dieser Studie haben die Möglichkeit eröffnet, T. reevesii als neue Modellspezies für die Forschung in einer Reihe von Bereichen zu verwenden, darunter Zell-, Entwicklungs-, Experimental- und Evolutionsbiologie. Darüber hinaus schlagen die Forscher vor, dass Untersuchungen in naher Zukunft eine weitere Seeigelart als verbesserten Modellorganismus für Medizin und Biowissenschaften identifizieren werden.
Sonoko Kinjo et al., TrBase: Eine Genom- und Transkriptomdatenbank von Temnopleurus reevesii, Entwicklung, Wachstum & Differenzierung (2022). DOI: 10.1111/dgd.12780