At dømme efter det komplette genom, er trichoplax ikke så simpelt som det blev tanke før • Petr Petrov • Videnskabsnyheder om "Elementer" • Genetik

At dømme efter det fulde genom er trichoplax ikke så simpelt som tidligere antaget.

en – et foto af en trichoplax i en laboratoriekultur (skala længde 200 mikron). b – Trichoplax-tværsnit (B er en symbiotisk bakterie i det endoplasmatiske retikulums cistern, FC er en celle, der skal kontraheres; GC er en kirtlecelle; LE er abdominalsideepitelet; MC er mitokondrialkomplekset; SS er den skinnende kugle, der er karakteristisk for Trichoplas lipid inklusion; UE-dorsal epithelium (fra T. Syed, B. Schierwater, 2002. Placozoas udvikling: en ny morfologisk model. Senckenbergiana Lethaea 82: 259-270). c-e – multiplikation af trichoplex ved division (skala linjelængde 200 mikron). fogg – fragmentering af "embryoet" (i citatmærker fordi det ikke er et ægte embryo, men et stadium der stammer fra et ikke-befrugtet æg og tilsyneladende et embryo, der udvikler sig som de første udviklingsstadier, det var ikke muligt at observere disse embryoner af trichoplas indtil nu) ved de fire og seksten celler henholdsvis (længde skala bar 20 mikron). Illustration af artiklen i diskussionnatur

Trichoplax – millimeter multicellulært havdyr. Det antages, at trichoplax er enklere end alle andre fri-levende (ikke-parasitære) multicellulære. Et genom af trichoplaxens mitokondrier, der blev læst for to år siden, syntes at være til fordel for forslaget om, at den evolutionære grender førte til trichoplax, var den første at adskille fra den almindelige stamme af det fylogenetiske træ multikellulære. Denne konklusion bekræftede indirekte forrangen af ​​enkelheden af ​​strukturen af ​​trichoplaxen. Det komplette genom af dette dyr læses nu – sekvenserne af alle seks kromosomer af dets haploidsæt. Sammenligning af genomet af trichoplax med genomerne af andre "læste" arter indikerer, at dets forfædre forgrenede fra træet af alle multicellulære alligevel senere end svampe, men tidligere end tarmhulrum. Dømmer af det komplette genom blev forfædrene af trichoplaxen arrangeret mere kompliceret end sig selv, eller videnskaben er stadig ukendt for de vanskelige stadier af sin livscyklus – eller de komplekse nuancer af dets struktur og livsaktivitet.

Trichoplax adhaerens – Den eneste kendte art fra den meget enkle gruppe af levende organismer af pladetypen (Placozoa). Kroppen af ​​en trichoplax er en plade, der er dækket på alle sider af cilia, der deltager i bevægelse og ændrer sin form hele tiden. Mellemrummet mellem trichoplax dorsale og ventrale integreringer er fyldt med væske, hvor multinukleære kontraktile celler er placeret for at hjælpe dyret med at bevæge sig og ændre form.Trichoplaxer lever i det lave vand i varme hav, bevæger sig langs bunden og lejlighedsvis fastgøres til forskellige underlag. Trichoplax feeds på alger, cyanobakterier og henfaldende rester af forskellige marine organismer. Små fødevarer partikler trihoplaks absorberes af fagocytose (de bestået og sluge fibrøse indad dækglas cellelegeme), og store fast til alle sider af den abdominale overflade af legemet, hvor der ud over cilierede celler er glandulær stand udskiller fordøjelsesenzymer, og så fordøjelser, dækglas derefter celler opsluge overcooked mad. Trihoplaks kan formere ved deling (to eller natrium) og spirende, men det ser ud til at ske og seksuel reproduktion, selv i fangenskab af disse dyr aldrig i stand til at spore den komplette cyklus af udvikling – og endda at observere befrugtning.

Ordningen livscyklus trikhoplaksa (brudte linjer viser de forventede stadier, der endnu ikke er blevet observeret). En – formodentlig voksenstadie, avlningsafdeling (FISSION). B – Afregning (SWARMING) dækket med cilia sfæriske "strollers", spirende fra voksne trichoplaks.Tilsyneladende vokser ny voksen trihoplasti fra dem. C – seksuel reproduktion og embryonal udvikling (embryonisk udvikling) måske er der en larve, der er forskellig fra den voksne, så bliver trichoplaxen kun voksen, efter at den har passeret larverudviklingen. D – Det er muligt, at en normal trichoplex for normal seksuel reproduktion skal passere modningstrinnet (modning), som af en eller anden grund ikke passerer trichoplasti under laboratoriebetingelser; Hvilke miljømæssige faktorer sikrer denne modning er stadig ukendt. Illustration af yderligere materialer (PDF, 4,4 MB) til artiklen under drøftelse i natur

Næsten alle repræsentanter for dyreriget i moderne mening, det vil sige alle multicellulære dyr (Metazoa), er mere komplekse end trichoplax. Undtagelserne er nogle parasitære dyr, hvis enkelhed er forbundet med livet i andre organismer og er sandsynligvis sekundær. Men er trichoplaxens enkelhed primær eller var dens gamle forfædre mere komplicerede? Og hvornår splittede disse forfædre af det multicellulære evolutionære træs fælles stamme – før forældrene til alle levende grupper eller senere end en af ​​dem? Disse spørgsmål har længe været genstand for kontroverser.Det er svært at besvare dem på grund af den ekstreme enkelhed af strukturen af ​​trichoplaxen. At dømme forholdet baseret på information om kroppens struktur på forskellige stadier af livscyklusen, ville det være godt at råde over mange forskellige tegn. Og trichoplaxen er meget enkel, og der er få tegn på dens struktur. Af samme grund kan små fossile rester siges. Derfor er den eneste relativt pålidelige kilde til information om oprindelsen af ​​trichoplax og dens forhold til andre dyr molekylære data.

For to år siden blev mitokondriegenomet af trichoplax læst (dette blev rapporteret i "Elementerne" af Alexander Markov). Resultaterne af dette arbejde vidner ifølge dets forfattere for den antagelse, at filialen der førte til trikoplax adskilt fra den fælles stamme af alle multicellulære dyr tidligere end filialerne, der fører til resten af ​​moderne multicellulære. Disse data indirekte vidnede for prædiken af ​​enkelheden af ​​strukturen af ​​trichoplaxen, for når den fælles forfader for det og alle andre dyr eksisterede i det meget tidlige stadium af udviklingen af ​​denne gruppe, kunne det godt arrangeres meget enkelt, ikke mere kompliceret end moderne trichoplaks.

For nylig i bladet natur Resultaterne af en undersøgelse udført under ledelse af Daniel Roxsar fra University of California i Berkeley (University of California, Berkely) blev offentliggjort, hvor hele genomet af trichoplas blev læst, det vil sige sekvensen af ​​nukleotider af alle seks kromosomer af dets haploidsæt. (Den multicellulære fase i trichoplax, som i langt størstedelen af ​​dyrene, er diploid, og i kernerne i de fleste celler er hver af kromosomer i to eksemplarer, hvoraf den ene er arvet fra en af ​​forældrene og den anden fra den anden.) resultaterne af forskere, der har læst mitokondriegenomet af dette dyr – på trods af at forfatterne af publikationen afsat til det komplette genom af trichoplaxen, indbefatter fire af de syv forfattere af publikationen afsat til mitokondriegenomet.

Sammenligning af genomet af Trichoplax med genene af andre arter "læs" for i dag antyder, at den sidste fælles forfader for Trichoplax og de fleste moderne dyr ikke var forfader til svampe, der plejede at forgrene sig fra det evolutionære træ. Tilsyneladende er den mitokondriale svampgenoms komparative korthed (som syntes at forene dem med alle de andre multicellulære, undtagen trichoplax) sekundært,og mitokondrie genom trihoplaksa længere end andre flercellede, ikke fordi hans forfædre før alle forgrenet væk fra træet over alle Metazoa, som et resultat af det faktum, at i andre dyr (herunder forgrenet fra, før trihoplaksa svampe) mitokondrie-genom blev i løbet af evolutionen i korte og i trichoplax forblev størrelsen af ​​mitokondriegenomet forholdsvis stort.

Den rekonstruerede på grundlag af molekylære data om Bayesian metode fylogenetisk træ viser evolutionære relationer flere slags multicellulære dyr og alle flercellet kommunikation med en af ​​de fungale arter og en art af protozoer. Alle arter vist i diagrammet har allerede læst de komplette genomer; træ konstrueret baseret på analysen af ​​konserverede 104 (langsomt udviklende) genet, en samlet længde på ca. 21 tusinde. nukleotider (koder for 7 th. aminosyrer). Saccharomyces cerevisiae – Bagergær Monosiga brevicollis – hoanoflagellate (collar flagellate) monosig; Hydra magnipapillata – hydra (tarmhulrum) Nematostella vectensis – actinia (også tarmhulrummet); Homo sapiens – en rimelig mand Lottia gigantea – gastropod mollusk lottia; Drosophila melanogaster – frugtfly Drosophila Trichoplax adhaerans – trihoplaks Amphimedon queenslandica – svamp amfimedon. Længden af ​​grenene afspejler graden af ​​forskel mellem genomerne (længden af ​​skala linjalen er 0,05 ændringer pr nukleotid). Ifølge denne rekonstruktion adskilles trichoplax fra den fælles stamme af alle multicellulære dyr senere end svampe, men tidligere end tarmhulrum. Tallene over hver gren af ​​dyretræ er værdierne for en efterfølgende sandsynlighed, tallene under hver gren er værdierne for bootstrap-understøttelse i henhold til metoden med højeste sandsynlighed (sandsynlighedsstøtte for bootstrap). Illustration af artiklen i diskussion natur

Sammenlignet med mennesket er trichoplaxgenomet lille: ca. 100 millioner nukleotider (hos mennesker 3 milliarder), men ret sammenlignelige i størrelse med genomet af mange komplekse organismer (for eksempel Drosophila 120 millioner). Og det viste sig, at trichoplaxgenomet indeholder oplysninger om langt mere komplekse strukturelle træk end dem, der observeres i den nuværende trichoplaks. Genomet af Trichoplax omfatter 11.5 tusinde gener kodende for proteiner (til sammenligning: hos mennesker – mere end 20 tusind, i Drosophila – ca. 14 tusind). Blandt disse gener er der dem, der er mere komplicerede hos dyr, der er ansvarlige for udviklingen af ​​organer og organsystemer, der er fuldstændig fraværende i Trichoplax.Det drejer sig især om nervesystemet, der ikke er tilstede i trichoplaxen. På trods af dets fravær har det alle de store gener, der sikrer syntesen og funktionen af ​​neurotransmittere, dannelsen af ​​synapser og ledningen af ​​nerveimpulser hos andre dyr (med nervesystemet).

Følgelig var forfædrene af Trichoplax tilsyneladende mere komplicerede end han. Men oplysningerne om den nuværende livscyklus er for øjeblikket ufuldstændige, og det er muligt, at de nuværende repræsentanter for denne evolutionære filial har et mere komplekst stadium i livscyklusen, som endnu ikke er kendt for videnskaben. Derudover kan proteiner, der er ansvarlige i andre multicellulære strukturer til udvikling af strukturer, der ikke er til stede i trichoplaxen, udføre andre, endnu ukendte funktioner i hans krop. Under alle omstændigheder foreslår et komplet trichoplex-genomlæser, at disse dyr ikke er så simple som de engang syntes.

Kilde: M. Srivastava et al. Trichoplax-genomet og karakteren af ​​placozoans // natur. 21. august 2008. V. 454, s. 955-960.

Cm. også:
1) Elizabeth Pennisi. 'Enkelt' dyrs genom udviser uventet komplekse // Videnskab. 22. august 2008. V. 321, P. 1028-1029.
2) Alexander Markov. Det mest primitive dyr på jorden var Trihopl, "Elements", 01.06.2006.
3) Alexander Markov. Genemet af anemonen var næsten lige så kompleks som et menneskes "Elements", 11.07.2007.
4) Elena Naimark. Dechifteret af genomet af hoanoflagellater, de nærmeste enhjulede slægtninge til alle multicellulære dyr, Elements, 18 februar 2008.

Petr Petrov


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: