Tumalon na mga gene, aka transposon, ay maaaring hindi pamilyar sa karamihan sa atin, ngunit nagtatampok ang mga ito sa dalawang kamakailang pag-aaral na may kaugnayan sa mga nilalang sa dagat na pinahahalagahan ng mga scuba diver - mga octopus at seadragon - at maaaring ipaliwanag ang ilan sa mga misteryong nakapalibot sa mga nilalang na ito.
Ang transposon ay isang DNA sequence na may kakayahang gumalaw sa loob ng isang genome, ang hanay ng mga tagubilin ng DNA na matatagpuan sa isang cell. Maaaring i-shuffle o i-duplicate ng mga transposon ang kanilang mga sarili, gamit ang mga molecular copy-and-paste o kahit na cut-and-paste na mga mekanismo, at maaaring magdulot ng mabilis na pagbabago sa genetic kapag ipinasok nila ang kanilang mga sarili sa gitna o malapit sa isang gene, na pumipigil sa gene na iyon na gumana nang normal.
Ang mga transposon ay bumubuo ng 45% ng genome ng utak ng tao, ngunit ngayon sila ay natagpuan sa unang pagkakataon sa utak ng isang invertebrate, ang pugita – at maaaring ipaliwanag lang nito ang napatunayang mataas na antas ng katalinuhan.
Ang pag-aaral ay isinagawa ng isang internasyonal na pangkat ng 20 mananaliksik na pinag-ugnay ni Remo Sanges mula sa Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) sa Trieste at Graziano Fiorito ng Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZAD) sa Naples.
Ang "napakakomplikadong" utak at mga kakayahan sa pag-iisip ng mga octopus ay natatangi sa mga invertebrate, sabi ng mga siyentipiko, at inaakala nilang ang mga tumatalon na gene ay ang susi sa mala-vertebrate na kumplikadong ito pagkatapos na matagpuan ang mga ito sa utak ng parehong karaniwan. pugita (Pugita vulgaris) at Californian pugita (Pugita bimaculoides).
Tulad ng sa mga tao, ang ilang mga transposon ay hindi aktibo dahil sila ay naipon ang mga mutasyon sa paglipas ng panahon habang ang iba, kahit na buo, ay hinarangan ng mga mekanismo ng cellular defense - kahit na ang mga fragment at sirang kopya ng mga transposon ay maaaring magbigay ng hilaw na materyal para sa ebolusyon, sabi ng mga mananaliksik.
Ang mga pinakanauugnay na transposon, na kilala bilang Long Interspersed Nuclear Elements (LINE), ay nananatiling potensyal na aktibo. Dati naisip na hindi hihigit sa mga bakas ng malayong nakaraan, ang kamakailang pananaliksik ay nagsiwalat na ang aktibidad ng LINE ay maayos na kinokontrol sa utak, lalo na sa hippocampus area, at maaaring maiugnay sa mga kakayahan sa pag-iisip tulad ng pag-aaral at memorya.
Ang octopus genome ay mayaman sa mga transposon. Karamihan ay hindi aktibo, ngunit sa pamamagitan ng paggamit ng pinakabagong mga diskarte sa pagkakasunud-sunod upang tumutok sa mga may kakayahang kopyahin at i-paste, natukoy ng mga mananaliksik ang isang elemento ng pamilya ng LINE sa mga bahagi ng utak ng octopus na mahalaga para sa mga kakayahan sa pag-iisip.
"Literal akong tumalon sa upuan nang, sa ilalim ng mikroskopyo, nakita ko ang isang napakalakas na senyales ng aktibidad ng elementong ito sa vertical lobe, ang istraktura ng utak na sa octopus ay ang upuan ng pag-aaral at mga kakayahan sa pag-iisip - tulad ng hippocampus sa mga tao," sabi ni Giovanna Ponte ng SZAD.
"Ang pagtuklas ng isang elemento ng pamilyang LINE na aktibo sa utak ng dalawang uri ng octopus ay napakahalaga, dahil nagdaragdag ito ng suporta sa ideya na ang mga elementong ito ay may partikular na pag-andar na higit pa sa pagkopya-at-paste," sabi ni Sanges. Ang pag-aaral ay nai-publish sa Biology ng BMC.
Mukhang Seadragon
Sa kaso ng mga seadragon, na matatagpuan sa ligaw lamang sa Australia, maaaring ipaliwanag ng mga transposon ang mga natatanging hitsura na pinahahalagahan ng mga photographer sa ilalim ng dagat, ayon sa mga siyentipiko ng University of Oregon.
Sa pamamagitan ng pagkakasunud-sunod ng mga genome ng parehong weedy at leafy varieties ng seadragon, natuklasan ng mga siyentipiko na nawawala ang isang pangunahing grupo ng mga gene na sa iba pang mga vertebrates ay direktang pag-unlad ng mukha, ngipin, mga appendage at bahagi ng nervous system.
"Ang mga seadragon ay mga oddball sa isang grupo ng mga kakaibang isda na," obserbasyon ng research assistant na si Prof Clay Small, na tumutukoy sa kanilang malapit na kamag-anak sa Syngnathidae pamilya, seahorse at pipefish.
"Mayroong maraming interes sa kung paano malleable sa ebolusyon ang mga bagay tulad ng ulo at mukha," sabi ng senior research associate na si Susie Bassham, na kasamang nanguna sa pag-aaral kasama ang Small. "At ang mga seadragon ay maaaring maging mahusay na pag-aaral ng kaso para sa ganoong uri ng tanong dahil sa mga matinding pagkakaiba na medyo mabilis silang nagbago." Kasama ng mga seahorse at pipefish na nagsanga sila humigit-kumulang 50 milyong taon na ang nakalilipas, sabi niya, "na medyo kamakailan ayon sa mga pamantayan ng ebolusyon".
Pagkuha ng bihirang pag-access sa mga sample ng tissue sa pamamagitan ng Birch Aquarium sa Scripps Research at Tennessee Aquarium, sinuri ng mga mananaliksik ang genetic sequences ng mga seadragon at ang mga seahorse at pipefish. Kumpara sa bony fish tulad ng zebrafish at sticklebacks, lahat ng Syngnathidae ay nawawala ang mga gene na gumagabay sa pag-unlad ngunit, hindi tulad ng kanilang mga kamag-anak, ang mga seadragon ay naglalaman din ng mas mataas kaysa sa karaniwang dami ng mga transposon.
Ginamit ang isang espesyal na X-ray microscope para kumuha ng high-resolution na 3D na imahe ng isang 30cm weedy seadragon (Phyllopteryx taeniolatus). Ito ay na-scan sa mga seksyon, na ang mga imahe ay pinagsama upang bumuo ng isang kumpletong larawan na nagsiwalat ng pinakamagagandang detalye ng mga buto ng seadragon.
"Walang sinuman ang nakalarawan sa anumang bahagi ng isang seadragon bago sa ganoong paraan," sabi ni Bassham. "Nakikita namin na ang mga istruktura ng suporta para sa madahong mga sagwan ay lumilitaw na mga elaborasyon ng mga spine, at pagkatapos ay idinagdag ang mga laman na appendage sa mga dulo." Sinabi niya na pinatibay nito ang ideya na ang tila mga ornamental appendage ay nagmula sa mga spine.
Inaasahan ng team na ang paggawa ng mga sequence ng genome ng mga seadragon na available sa publiko ay makakatulong sa pag-unawa kung paano umunlad ang mga kakaibang nilalang, gayundin sa mga pagsisikap na pangalagaan ang mga ito. Ang kanilang pag-aaral ay inilathala sa Mga pamamaraan ng National Academies of Sciences.
Gayundin sa Divernet: Nakakuha ka na ba ng Seadragon?, Pag-aalaga sa Dragon's Lair, Live Debut si Ruby Seadragons
