Для многих опыт общения с дафниями, широко известными как водяные блохи, заканчивается в старшей школе. Этот организм часто используется для научных экспериментов по изучению токсичности воды из-за его чувствительности к факторам окружающей среды. Но крошечные прозрачные микроракообразные интенсивно изучаются уже более 150 лет, и новое исследование, опубликованное и представленное на обложке журнала G3, показывает, что теперь ученые могут более внимательно изучить его геном.
Исследователи завершили новую и улучшенную последовательность генома Daphnia pulex (D. pulex), предоставив более четкую дорожную карту генома организма, чтобы они могли определить гены и пути, которые делают этот организм настолько успешным в пресноводных экосистемах.
Популяции дафний, едва заметные невооруженным глазом, можно встретить практически в каждом стоячем водоеме на планете, включая Антарктиду. Они быстро развиваются и прекрасно реагируют на условия окружающей среды. Чувствуя химические сигналы ближайших хищников, некоторые виды дафний развивают сложные защитные структуры, такие как шипы и шлемы, которые затрудняют их поедание. Хотя ученые получили полное представление о том, что делают эти крошечные водяные блохи, чтобы приспособиться к изменяющимся условиям, они еще не знают, как они это делают.
«Вот почему система, подобная этой, такая мощная», - сказал Майкл Э. Пфрендер, директор основного центра геномики и биоинформатики и доцент кафедры биологических наук и инициативы по изменению окружающей среды в Университете Нотр. Дама. «Нам нужна эта геномная инфраструктура, чтобы добавить к экологическому контексту, который у нас уже есть, чтобы лучше понять, как адаптируются дафнии. Поскольку у нас есть улучшенная последовательность генома, мы можем получить более точный каталог генов, и когда мы думаем о реакции на окружающую среду и химические сигналы, важно включать и выключать гены и пути. Картина гораздо полнее, чем была раньше."
Названный геном «Портлендской арки» в честь природного заповедника Индианы, где была собрана дафния, новая сборка появилась через шесть лет после первой последовательности D. pulex в 2011 году. В текущем исследовании описывается, как ученые использовали последние технология как часть тщательного и методичного процесса, в результате которого было идентифицировано 18 440 генов.
D. pulex играет жизненно важную роль в экологии Земли. Питаясь водорослями и фитопланктоном в стоячих пресных водах, они являются основными травоядными в этих средах, «озерными коровами», - сказал Пфрендер. Они также являются основным кормом, передающим всю эту энергию рыбам, которые их едят. Понимая, как виды дафний реагируют на токсичные элементы, такие как промышленные загрязнители, цветение токсичных водорослей или тепловой стресс, ученые могут понять, как изменения окружающей среды, вызванные сельским хозяйством и стоком с дорог или повышением температуры и изменением климата, могут повлиять на популяции в озерах, реках и стоячих водоемах. воды.
"Что происходит с этой жизненно важной частью экосистемы, когда условия меняются очень быстро? Какие гены позволяют одним популяциям справляться с этими изменениями, а другим - нет?" - сказал Пфрендер. «Это то, что мы хотим выяснить. Эта последовательность генома предоставляет набор инструментов».