Анемон, живущий в трубке, - древнее морское существо, напоминающее доисторический цветок. Животные ведут медленный, долгий и предсказуемый образ жизни и выглядят довольно похоже от вида к виду.
Было бы легко использовать слово «простой», когда речь идет об этом родственнике кораллов и медуз. Но подождите - не так быстро.
Новые исследования трубчатых анемонов бросают вызов всему, что биологи-эволюционисты думали, что знали о генетике морских животных. Митохондриальная ДНК трубчатой анемоны, или Ceriantharia, представляет собой настоящее головокружение, от ее неожиданного расположения до невообразимой ранее величины.
Исследователи, в том числе команда из Университета штата Огайо, опубликовали новые результаты, показывающие, что ДНК трубчатой актинии делает то, что было показано для митохондриальных геномов нескольких других видов. Он бросает вызов классической форме пончика, в которой он «должен» быть, и состоит из нескольких фрагментированных частей, количество которых варьируется в зависимости от вида.
Кроме того, это животное в настоящее время является рекордсменом по величине митохондриального генома, о котором сообщалось на сегодняшний день. Согласно новому исследованию, опубликованному онлайн в журнале Scientific Reports, он содержит почти 81 000 пар оснований или фрагментов генетической информации. Митохондриальная ДНК человека содержит менее 17 000 пар оснований.
Эти древние животные имеют простое поведение и простую анатомию, поэтому до сих пор мы думали о них как о довольно простых существах. Но их биология довольно сложна. Геномы этих трубчатых анемонов могут быть более динамичными, чем геномы более сложных и более современных животных, таких как улитки, насекомые и позвоночные», - сказала Мег Дейли, профессор эволюции, экологии и биологии организмов в штате Огайо.
О митохондриальной ДНК, которая занимает центральное место в этом исследовании: это не та ДНК, о которой большинство из нас помнит, когда училась в школе, а инструкции, найденные в ядре каждой клетки организма и организованные в линейную двойную структуру. спираль.
Напротив, митохондриальная ДНК обычно имеет круглую форму и содержит гораздо меньше информации, чем ядерная ДНК. И живет он внутри митохондрий - двухмембранных структур, во множестве встречающихся внутри клетки, вне ядра. Митохондрии отвечают за производство энергии, и их иногда называют «клеточными электростанциями» живых существ.
Хотя ученым удалось секвенировать митохондриальную ДНК других подобных животных, с этими трубчатыми анемонами они до сих пор сталкиваются с препятствиями, сказал Дейли. Около двух десятилетий назад исследователь попытался создать план митохондриального генома, основываясь на теории, что он будет кольцевым.
«Это было невозможно, и до сих пор никто толком не знал, почему», - сказал Дейли, сделавший карьеру на изучении морских анемонов и их биоразнообразия.
Используя передовые суперкомпьютерные технологии, исследователи изучили два вида трубчатых анемонов и обнаружили, что один из них имеет пять линейных фрагментов митохондриальной ДНК, а другой - восемь. Ранее ученые обнаружили линейный геном в митохондриях медузы, но линейная структура в сочетании с изменением размера и количества фрагментов, наблюдаемых в трубчатой актинии, беспрецедентна..
«Мы думаем, что типичное расположение петель, которое мы находим, имеет смысл, потому что одно из преимуществ кольцевого генома митохондрий заключается в том, что он легко реплицируется», - сказала она.
"Мы думали об этой петлеобразной конструкции как о чем-то, что помогает митохондриям выполнять свою работу быстро и эффективно."
Теперь Дейли и другим, изучающим этих существ, предстоит выяснить, почему это могло произойти с эволюционной точки зрения.
«Пока нет никакой рифмы или причины для анемонов, имеющих этот необычный митохондриальный геном», - сказал Дейли.
Серхио Стампар, бразильский исследователь, руководивший исследованием, сказал, что два вида, изученные в ходе этого исследования, представляют собой самые большие группы Ceriantharia.
«Эти результаты представляют собой значительную «фотографию» группы. Помимо большого размера геномов, самое удивительное, что мы обнаружили, - это значительная разница между двумя видами», - сказал Стампар, работающий в Университете. Estadual Paulista в Сан-Паулу.
Стампар сказал, что работа вызывает много вопросов, поскольку предполагаемый переход от кольцевых к линейным геномам актиний не должен быть простым процессом. По его словам, необходимо широкое обсуждение эволюции нескольких групп родственных животных, называемых Cnidaria, в которые входят медузы, кораллы и морские анемоны.
Было бы заманчиво ожидать сходства в эволюционном давлении среди морских животных, которые все старые и относительно простые с точки зрения внешнего вида и функций, но это новое свидетельство ставит это под сомнение, сказал Дейли.
"Возможно, все они начинались в одном месте, но подвергались различным эволюционным схемам и возможностям."