Patenler, genom origami sayesinde dalgalı kanatlarını geliştirdi

Patenlerin kanat benzeri yüzgeçleri, genomlarının farklı bölümlerini birbirleriyle fiziksel temas halinde katlayan genetik bir karıştırmanın yardımıyla elde edildi. Bu, kaykay embriyolarının yüzgeçlerinde yeni bir gen aktivitesi modeli yarattı ve üç boyutlu genomik mimarideki değişikliklerin yeni vücut yapılarının evrimini nasıl yönlendirebileceğini vurguladı.

Evrimci biyologlar, balık yüzgeçlerinden büyüleniyor çünkü onlar omurgalılardaki en büyük yeniliklerden birini temsil ediyor: eşleştirilmiş uzantılar. Bunlar, kollarımız da dahil olmak üzere şaşırtıcı çeşitlilikte formlar gösteriyor. Patenlerde eşdeğeri, öne doğru uzanan ve kafa ile kaynaşmış olan ön veya pektoral yüzgeçlerdir.

“Bir şekilde, göğüs yüzgeci ve baş, işlev ve yapı açısından tamamen birleştirildi ve entegre edildi” diyor. Tetsuya Nakamura, New Jersey’deki Rutgers Üniversitesi’nde gelişimsel bir biyolog. “Bu oldukça dikkate değer bir hayvan.”

Yüzgeçlerin nasıl evrimleştiğini araştırmak için Nakamura’nın ekibi, diğer beş grupla birlikte küçük patenin genomunun 3 boyutlu yapısını inceledi (Leucoraja erinacea).

Patenleri incelemek istediler çünkü onların genomları, köpekbalıkları ve vatozlar gibi, daha yavaş gelişti ve zebra balığı gibi araştırmalarda yaygın olarak kullanılan diğer hayvanlara kıyasla atasal omurgalılarınkine daha çok benziyor. Bu, önemli değişiklikleri tespit etmeyi kolaylaştırır ve daha uzun bir zaman ölçeğine uzanan genom evrimi hakkında bir bakış açısı sağlar.

Araştırmacılar, topolojik olarak ilişkilendirilen alanlar (TAD’ler) adı verilen yapılar arıyorlardı. Bunlar, genlerin nerede ve ne zaman aktif olduğunu kontrol eden geliştiriciler adı verilen kodlayıcı olmayan DNA bölgeleriyle genleri temas ettiren büyük, kendi kendine yeten DNA ve protein döngüleridir.

TAD’lerin yapılarının gelişmesinde ve bozulmasında rol oynadığı bilinmektedir. insanlarda konjenital durumlara neden olabilir. Değiştirilmiş TAD’lerin, diğer memelilerde de evrimsel yenilikleri yönlendirdiği bulunmuştur. dişi benlerin gonadları. Büyük bir soru, omurgalıların evriminde daha geniş bir rol oynayıp oynamadıklarıdır.

Ekipler, kayan TAD’lerin 3 boyutlu yapısını çıkardı ve ardından bunları en yakın akrabaları olan köpekbalıklarıyla karşılaştırdı. Hücrelerin bir doku düzleminde aynı yönü göstermesine yardımcı olan düzlemsel hücre polarite genlerini içeren paten TAD’lerinde parçalanmış ve hareket ettirilmiş DNA bölümleri buldular. Bu genler, memeli derisindeki tüylerin hepsinin belirli bir yönü göstermesinin nedenidir.

Ekip, bu genlerden birinin artık paten geliştirmede aktif olduğunu, ancak köpekbalığı, pektoral yüzgeçleri geliştirmediğini gösterdi. Nakamura bunun, paten yüzgeci hücrelerinin hepsinin aynı yönde uzayarak dokunun şeklini etkileyebileceği anlamına gelebileceğini düşünüyor.

Yine de bu, paten yüzgeci evriminin tüm hikayesi olmayacak. Diğer genler ve arttırıcılar işin içinde olacak, diyor. “Evrim gerçekten karmaşık. Beklediğimizden daha fazla.”

Ekip, TAD’lerin, DNA’nın hangi bölümlerinin hareket ettirilebileceğini veya kaybolabileceğini ve hangilerinin evrim boyunca bozulmadan tutulması gerektiğini etkilediğini buldu. Ekip üyesi, “Bence bu, genomların nasıl evrimleştiğine bakmanın tamamen farklı bir yolu” diyor. darBeno lupiBİRez Almanya, Berlin’deki Max Delbrück Merkezi’nde.

Çalışma, evrimsel yeniliklerin ardındaki yeni mekanizmaları ortaya çıkarmak için 3 boyutlu genom yapılarını analiz etme ve karşılaştırmanın gücünü gösteriyor. Matthew Harris Harvard Tıp Okulu’nda. Bilinen genlerin nasıl düzenlendiğine bakmak yerine bu yaklaşımı kullanmak, bunun gibi büyük sürprizler sağlayabilir. “Hiç kimse güne düzlemsel hücre polaritesinin yüzgeç evrimine dahil olacağını düşünerek başlamazdı” diyor.