Piątek 08.01.2021

Już wiemy dlaczego dziobaki są tak dziwne!

Pierwsza kompletna mapa genomu dziobaka właśnie została wydana i jest tak dziwna, jak można by się spodziewać po stworzeniu z parą jadowitych ostróg, fluorescencyjnym futrem i skórą, która „poci się” mlekiem.



Dziobak, fot. shutterstockDziobak, fot. shutterstock
Dziobak jest naprawdę jednym z najdziwniejszych stworzeń na Ziemi. Wraz z kolczatką, te dwa australijskie zwierzęta należą do wysoce wyspecjalizowanej grupy ssaków, zwanych monotremes, które składają jaja, ale także karmią swoje młode mlekiem. Geny obu są stosunkowo prymitywne i stanowią dziwaczną mieszankę kilku klas kręgowców, w tym ptaków, gadów i ssaków.

„Kompletny genom dostarczył nam odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób pojawiło się kilka dziwnych cech dziobaka” ‒ wyjaśnia biolog ewolucyjny Guojie Zhang z Uniwersytetu w Kopenhadze. „Jednocześnie dekodowanie genomu dziobaka jest ważne dla lepszego zrozumienia ewolucji innych ssaków, w tym ludzi”.

W poprzednich latach zsekwencjonowano część genomu samicy dziobaka, ale bez sekwencji chromosomu Y brakowało wielu informacji. Korzystając z samca dziobaka, naukowcy stworzyli teraz fizyczną mapę z bardzo dokładnym genomem dziobaka.

Obecnie żywe ssaki są podzielone na trzy grupy, w tym stekowce, torbacze i łożyskowce ‒ my, ludzie, należymy do tej ostatniej grupy. Nadal nie jest jasne, kiedy wszystkie trzy z tych odrębnych grup zaczęły się rozchodzić. Niektórzy uważają, stekowce oddzieliły się jako pierwsze, a za nimi podążyły torbacze i łożyskowce. Inni uważają, że wszystkie trzy grupy rozeszły się mniej więcej w tym samym czasie.

Genom dziobaka pomógł teraz wyjaśnić niektóre daty. Dane zebrane z linii kolczatek i dziobaków sugerują, że ich ostatni wspólny przodek żył do 57 milionów lat temu. Tymczasem wydaje się, że stekowce jako całość oddzieliły się od torbaczy i łożyskowców około 187 milionów lat temu. Nawet po tym czasie dziobak pozostał w zadziwiająco niezmienionym stanie, wpisując się w niszę w australijskim buszu, w której wiele torbaczy i ssaków po prostu żyć nie może. Autorzy byli szczególnie zainteresowani chromosomami płciowymi zwierzęcia, które wydają się pochodzić niezależnie od innych ssaków, z których wszystkie zawierają prostą parę XY.

Jednak dziobak jest jedynym znanym zwierzęciem posiadającym 10 chromosomów płciowych (kolczatki mają dziewięć, a ludzie mają dwa chromosomy płciowe). Dziobak ma chromosomy 5X i 5Y zorganizowane w pierścień, który wydaje się rozpadać na kawałki w trakcie ewolucji ssaków. Porównując te informacje o chromosomach z genomami ludzi, oposów, diabłów tasmańskich, kurczaków i jaszczurek, autorzy stwierdzili, że chromosomy płciowe dziobaka mają więcej wspólnego z ptakami, takimi jak kurczaki, niż ssakami, takimi jak ludzie. Podczas gdy dziobak znosi jaja jak kury, to karmi swoje młode mlekiem jak ssaki.

„Rzeczywiście, dziobak należy do klasy Mammalia, ale genetycznie jest to mieszanka ssaków, ptaków i gadów ”- powiedział w komunikacie prasowym Guojie Zhang. „Zachował wiele oryginalnych cech swoich przodków, co prawdopodobnie przyczynia się do sukcesu w adaptacji do środowiska, w którym żyje”.

Co więcej, mleko dziobaków nie różni się od mleka krowy lub nawet karmiącego człowieka. Jako taki, dziobak prawdopodobnie nie jest tak zależny od białek jaja, jak inne gatunki ptaków i gadów, ponieważ może później karmić swoje młode przez gruczoły laktacyjne na swojej skórze. Jego genom to potwierdza. Podczas gdy ptaki i gady opierają się na trzech genach kodujących główne białka jaja, wydaje się, że dziobak stracił większość tych genów około 130 milionów lat temu. Dzisiejsze kurczaki mają wszystkie trzy geny białka jaja, ludzie żadnego, a dziobak ma tylko jedną w pełni funkcjonalną kopię.

Dziobak jest dziwnym pośrednikiem, a jego genom jest rodzajem pomostu do naszej własnej ewolucyjnej przeszłości. „Informuje nas, że produkcja mleka u wszystkich istniejących gatunków ssaków została opracowana za pomocą tego samego zestawu genów pochodzących od wspólnego przodka, który żył ponad 170 milionów lat temu, obok wczesnych dinozaurów w okresie jurajskim” ‒ mówi Zhang.

Inną cechą, która sprawia, że dziobak jest tak wyjątkowy, jest to, że w przeciwieństwie do większości ssaków jest on bezzębny. Chociaż jego najbliżsi przodkowie posiadali zęby, współczesny dziobak jest wyposażony w dwa rogowe talerze, które służą do rozcierania żywności. Badanie wykazało, że dziobak stracił zęby około 120 milionów lat temu, kiedy zniknęły cztery z ośmiu genów odpowiedzialnych za ich rozwój.

Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.
Ekologia.pl (JS)

Bibliografia

  1. “http://www.sci-news.com/genetics/platypus-echidna-genomes-09227.html”; data dostępu: 2021-01-09
  2. “https://www.sciencealert.com/platypus-genes-reveal-some-of-the-bizarre-traits-that-come-with-5x-and-5y-chromosomes”; data dostępu: 2021-01-08
Ocena (5.0) Oceń:
Pasaż zakupowy