ორგვარადმსუნთქავი თევზების გენომი გვიყვება, როგორ ამოვიდნენ ხერხემლიანები წყლიდან ხმელეთზე — #1tvმეცნიერება
ორგვარადმსუნთქავი თევზების გენომი გვიყვება, როგორ ამოვიდნენ ხერხემლიანები წყლიდან ხმელეთზე — #1tvმეცნიერება

თუ იღბლიანი სახეობა ხარ, თქვენს თავს მოხდება შემთხვევითი მუტაციები, რომლებიც უკეთ გადარჩენაში დაგეხმარებათ და თქვენ და თქვენს შთამომავლობას ამ მუტაციათა მიერ მოტანილი სასარგებლო თვისებების შენარჩუნებისა და გაგრძელების საშუალებას მოგცემთ. როგორც იღბალთან დაკავშირებული სხვა ყველაფერი, აქაც რაც მეტი შანსი გეძლევათ, მით მეტია „მოგების“ ალბათობა.

როგორც ჩანს, სწორედ ასეთი რამ მოხდა ჩვენი ძალიან დიდი ხნის წინაპრის თავს, რომლებთანაც ბევრი გვაქვს საერთო და რომლებიც დღემდე არსებობენ — ორგვარადმსუთქავი თევზები. მათ იმდენი „გენეტიკური ჯეკპოტი“ მოიგეს, რომ დაახლოებით 420 მილიონი წლის წინ წყლიდან ამოვიდნენ და სრულიად ახალი, ხმელეთის სამყარო დაიპყრეს.

შედეგად, ისინი ხმელეთის ყველა ხერხემლიანი ძუძუმოწვრის (ტეტრაპოდები) წინაპარი გახდნენ. ამაში მათ შეიძლება დაეხმარა მასიური გენომის ქონა, ისეთი, როგორიც თანამედროვე ორგვარადმსუთქავ თევზებში გვხვდება.

ახლახან, მკვლევრებმა გაშიფრეს გადაშენების პირას მყოფი ავსტრალიური ორგვარადმსუთქავი თევზის (Neoceratodus forsteri) სრული გენომი; ცნობილია, რომ მას ყველაზე გრძელი გენომი აქვს ცხოველებს შორის. მისი ზომა ჩვენსას 14-ჯერ აჭარბებს.

ამისათვის საჭირო იყო დნმ-ის სეკვენირების ახალი მეთოდი და კომპიუტერული სიმძლავრე, რაც ტექნიკურად მხოლოდ ახლა გახდა შესაძლებელი — 43 მილიარდი ნუკლეოტიდის („ასოები“ გენეტიკურ კოდში) აწყობა.

„როდესაც მას გენომური გადმოსახედიდან უყურებ, ორგვარადმსუთქავი თევზები გენომურად შუა გზაზე იმყოფებიან, თევზებსა და ხმელეთის ხერხემლიანებს შორის“, — ამბობს ავსტრიის მოლეკულურ პათოლოგიათა კვლევითი ინსტიტუტის ბიოლოგი ზიგფრიდ შლოზინგი.

ორგვარადმსუთქავი თევზების დღემდე შემორჩენილი ექვსი სახეობიდან ოთხი აფრიკულია, ერთი სამხრეთამერიკული და ერთი ავსტრალიური. ნამარხ ჩანაწერებში ისინი პირველად 400 მილიონი წლის წინანდელ პერიოდში ჩნდებიან.

ავსტრალიურ სახეობას ყველაზე მეტად აქვს შენარჩუნებული წინაპართა მახასიათებლები და აღმოჩენისას, შეცდომით მიაკუთვნეს ამფიბიებს; ამის მიზეზი თევზისა და ტრიტონი ამფიბიების მახასიათებლების ნაზავი იყო, მათ შორის, მისი უცნაური, ფეხის მსგავსი, მტევნის მსგავსი ფარფლები. ეს უცნაური, ერთგვარი „ცოხალი ნამარხი“ ას წლამდე ცოცხლობს.

ავსტრალიური ორგვარადმსუთქავი თევზი დღემდე ძალიან ჰგავს 100 მილიონი წლის წინანდელ მისი წინაპარი სახეობის ნამარხებს (დღეს გადაშენებულს), რომელიც თავად ამოვიდა წყლიდან და თანდათანობით წარმოქმნა ფრინველები, რეპტილიები და ამფიბიები.

მისი გენომი ადასტურებს, რომ ეს ჰაერით მსუნთქავი წყლის არსება ჩვენი უახლოესი ნათესავი დღემდე ცოცხალი თევზია; ამ მხრივ ის ჯობნის ლატიმერიებს, მტევანფარფლიანი თევზების კიდევ ერთ ჯგუფს.

შესაბამისად, ავსტრალიური ორგვარადმსუნთქავი თევზების გენების გიგანტურ გროვაში იმალება დეტალები იმის შესახებ, როგორ იქცნენ თანდათან წყლის ცხოველები ხმელეთის არსებებად.

„ეს მოითხოვდა მრავალ ევოლუციურ ინოვაციას, მათ შორის ჰაერის სუნთქვას, კიდურებს, სხეულის პოზირებას, გაუწყლოების პრევენციას, აზოტის ექსკრეციას, რეპროდუქციას და ყნოსვას“, — წერენ მკვლევრები პუბლიკაციაში.

მკვლევრებმა დაადგინეს, რომ ორგვარადმსუნთქავ თევზში უკვე წარმოდგენილია იგივე გენები, რომლებიც პასუხისმგებელია ჩანასახოვანი ფილტვების განვითარებაზე, გენები, რომლებიც შიფრავს ინფორმაციას ჩვენი იდაყვის გრძელი ძვლისა და მკლავის ძვლების შესახებ. ტეტრაპოდების კიდურების ნიმუშის გენები, მაგალითად, hox-c13 და sal1 თევზებში აქამდე არასოდეს იყო აღმოჩენილი.

„ასეთმა სიახლეებმა მტევანფარფლიანი თევზები შეიძლება წინასწარ მოამზადა ხმელეთის დასაპყრობად; ეს აღმოჩენა გვიჩვენებს, როგორ შეუძლია ორგვარადმსუნთქავი თევზის გენომს დაგვეხმაროს, რომ უკეთესად გავიგოთ ხერხემლიანთა ევოლუციის ეს უმნიშვნელოვანესი ტრანზიცია“, — წერენ მკვლევრები.

ორგვარადმსუნთქავი თევზის გენში მკვლევრებმა ასევე აღმოაჩინეს ყნოსვასთან დაკავშირებულ გენთა უზარმაზარი დამატებები, რომლებიც მათი წინაპრების ახალ გარემოსთან თავსებადი ახალი სახის სენსორები უნდა ყოფილიყო. ამ გენებში ჩაშიფრულია ჰაერში არსებული სუნების შესაგრძნობად საჭირო რეცეპტორები; ამავე დროს შეინიშნება წყალში სუნის შეგრძნებისთვის საჭირო რეცეპტორთა ჯგუფის შემცირება.

მათ უზარმაზარ გენომში არსებული ამ ჭარბი გენებიდან მრავალი, მათი დნმ-ის დაკოპირებულ ნაწილებშია წარმოქმნილი. ორგვარადმსუნთქავი თევზების ზოგიერთი ინდივიდუალური ქრომოსომა იმდენივე ნუკლეოტიდს შეიცავს, რამდენსაც ადამიანის მთლიანი გენომი.

ცნობილია, რომ გენომის გაფართოების ეს ფორმა, ანუ დაკოპირების გზით, ევოლუციის მნიშვნელოვანი წარმმართველი ძალაა; არსებობს მტკიცებულებები, რომ ორგანიზმს ის ცვალებად გარემოსთან სწრაფად შეგუების უნარით უზრუნველყოფს.

ავსტრალიური ორგვარადმსუნთქავი თევზი ჩვენი ევოლუციის საოცარი ცოცხალი ჩანაწერია; სამწუხაროა, რომ თევზი, რომელმაც გენეტიკური ისტორია ამდენ ხანს შემოგვინახა, ახლა ადამიანის მხრიდან საფრთხის ქვეშ არის, რადგან ჩვენი საქმიანობა ცვლის მის მშობლიურ, მტკნარწყლიან გარემოს.

ეს თევზი ნადირობს ბაყაყებზე, ჭიაყელებსა და ლოკოკინებზე, უარს არც წყალმცენარეებზე ამბობს. ძირითადად ლაყუჩებით სუნთქავს, მაგრამ აქვს ერთი ფილტვიც, რომლითაც გვალვის დროს, წყლის დაშრობისას სუნთქავს; ამ დროს მისი ცხოვრების წესი უძრავია.

„ეჭვგარეშეა, ახლად სეკვენირებული გენომი ამ უცნაური ხერხემლიანი არსების შესახებ მომავალში უფრო მეტ საიდუმლოს გაგვიმხელს. ის არა მხოლოდ სიცოცხლის ხმელეთზე ადაპტაციის შესახებ გვიყვება, არამედ გვიხსნის იმასაც, როგორ გახდა ზოგიერთი გენომი ასე დიდი“, — ამბობს ავსტრიის მოლეკულურ პათოლოგიათა კვლევითი ინსტიტუტის უჯრედის გენეტიკოსი ელი ტანაკა.

კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.

მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.

დატოვე კომენტარი