Geçtiğimiz 100 milyon yıl boyunca memeliler neredeyse mümkün olan her ortama, ekosistemlere uyum sağladılar.
Özel sayıdaki çeşitli makalelerdeScience dergisinin araştırmacıları, karşılaştırmalı genomiklerin belirli türlerin evrimsel başarıya nasıl ulaştığına nasıl ışık tutabileceğini ve bilim adamlarının genomumuzun hangi bölümlerinin işlevsel olduğunu ve bunların sağlık ve hastalıkları nasıl etkileyebileceğini daha iyi anlamalarına nasıl yardımcı olabileceğini gösteriyor.
Zoonomia projesi neyi araştırıyor?
Zoonomia uluslararası bir projedir.Genomların geniş memeli çeşitliliğine nasıl yol açtığını anlamak için DNA dizileme teknolojisindeki modern gelişmeleri kullanıyor. Araştırma projesi, İsveç'teki Uppsala Üniversitesi'nden genetikçiler ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü ile Harvard Üniversitesi'nin ortak araştırma merkezi olan Broad Institute tarafından yönetilen, dünyanın dört bir yanından 30'dan fazla bilim insanını bir araya getiriyor.
2020 yılında araştırmacılar, üzerinde çalışmayı tamamladılar.131'i henüz tanımlanmamış olan 240 memeli türünün tam genom dizilimi. Bu küçük bir sayı gibi görünse de (6.500'den fazla memeli türü biliniyor) örnek, farklı hayvan alt gruplarından veri toplamak için tasarlandı. Bu nedenle çalışma, neredeyse 110 milyon yıllık evrimi kapsayan memeli ailelerinin %80'inden fazlasını kapsıyor.
Yeni çalışmada bilim insanları hizalamayı kullanıyorEvrimi yönlendiren değişiklikleri belirlemek için genom dizileri. DNA veya protein monomer dizilerinin, içlerinde benzer yerler bulunacak şekilde alt alta yerleştirilmesine dayanan biyoinformatik bir yöntemdir.
Araştırmacılar en muhafazakarları belirledion milyonlarca yıllık evrim boyunca memelilerde değişmeden kalan genom bölgeleri ve bazen DNA'nın tek tek nükleotitleri ("harfleri"). Bunlar biyolojik olarak en önemli görünen alanlardır. Ayrıca, kış uykusuna yatma veya uzak mesafelerdeki hafif kokuları tespit etme gibi olağandışı memeli özelliklerinin genetik temelinin bir kısmını da buldular.
Memeli evriminin zaman çizelgesi
Memeliler dinozorlarla birlikte yaşadı ve hayatta kaldıModern kuşların ataları hariç, bu eski türlerin çoğunu yok eden kitlesel bir yok oluş. Uzun bir süre araştırmacılar, memelilerdeki muazzam çeşitliliğin (yeni türlerin sayısındaki hızlı büyümenin) tam olarak bu olaydan sonra başladığına inanıyorlardı.
Bir çalışmada bilim insanları, çeşitli memelilerin genomunun kodlamayan bölgelerindeki değişiklikleri izleyerek bir "moleküler saat" oluşturdular.
Moleküler saat bize, fosil kayıtlarının yokluğunda bile, farklı memeli soylarının en son ne zaman ve nerede ortak ataları paylaştığını tam olarak anlama yeteneği verir.
Texas A&M Üniversitesi'nden araştırmanın ortak yazarı William Murphy
Araştırmacılar ilk bölümünMemelilerin türlere ayrılması, kitlesel yok oluştan önce Kretase ve Tersiyer dönemlerinde meydana geldi. Örneğin plasentalı memelilerin evrimi 102 milyon yıl öncesine kadar izlenebilmektedir. Belki de yeni türlerin oluşmasına yönelik ilk itici güç, milyonlarca yıl boyunca devasa kara kütlelerinin ayrılıp yeniden bir araya gelmesine yol açan kıtaların sürüklenmesiydi.
Aktif çeşitlendirmenin başka bir dönemigerçekte dinozorların neslinin tükenmesinden hemen sonra, yaklaşık 65 milyon yıl önce, memelilerin daha fazla alana, kaynağa ve istikrara sahip olduğu dönemde gerçekleşti. Bu hızlandırılmış evrim, etoburlar, primatlar ve toynaklılar gibi farklı gruplar da dahil olmak üzere memelilerin zengin çeşitliliğiyle sonuçlandı.
Memelilerin evriminin genetik tarihi. Resim: Nicole M. Foley ve diğerleri, Bilim
Kayıp insan genleri
DNA fonksiyonları sadece yeni genlerden değil, aynı zamandagenomun kayıp bölgeleri. Broad Institute ve Yale Üniversitesi tarafından yürütülen çalışmada araştırmacılar, neredeyse tüm memelilerde bulunan, oldukça iyi korunmuş genleri incelediler. Araştırmacılar, insan genomunu diğer türlerle, özellikle de yakın akrabalarımız olan primatlarla karşılaştırarak, genomun evrim sırasında kaybolan kısımlarını aradılar.
Analiz, insanların birbirleriyle karşılaştırıldığını gösterdi.diğer memeli türlerinde 10.032 delesyon (delesyon) vardır; bunun sonucunda DNA'nın küçük bir bölümü kaybolur. Çoğu sadece birkaç baz çiftinden oluşan çok kısa dizilerdir.
Genomdaki silinmelere ilişkin çalışmanın illüstrasyonukişi (ortada). Araştırmacılar bu tür değişikliklerin çeşitli doku ve organların işlevini nasıl etkilediğini (sol üstte), şempanzelerden insanlara fenotipi nasıl değiştirdiğini (sol altta), gen aktivitesini nasıl değiştirdiğini (sol üstte) ve kayıp parçaların geri dönüşünün insandaki süreçleri nasıl etkileyeceğini inceledi. hücreler. Resim: James R. Xue ve diğerleri, Bilim
Değişikliklerin bazıları nöronal genlerle ilgilidir veGelişmekte olan beyindeki hücrelerin oluşumu da dahil olmak üzere bilişsel işlevler, diğerleri ise yağ hücrelerinin ve karaciğerin çalışması da dahil olmak üzere metabolizmayı kontrol eder. Araştırmacılar, bu silmelerden bazılarının insan biyolojisini yok etmek yerine yeni genetik kodlar yarattığını, yani normalde genleri kapatan unsurları ortadan kaldırdıklarını fark ettiler.
Bu, "hiçbir şey yapma" ifadesine benzetilebilirBilim adamları, evrim sürecinde "değil" parçacığının düştüğünü açıklıyor. Sonuç olarak, “canlı bir organizma yaratma talimatı” 180° ters çevrilmiştir. Bu tür küçük değişiklikler, diğer şeylerin yanı sıra, karmaşık bilişsel işlevlerin ve benzersiz bir insan beyninin oluşmasına yol açtı.
Sık sık yeni biyolojik fonksiyonların olduğunu düşünürüz.Yeni DNA parçalarına ihtiyaç duyuluyor ancak bu çalışma bize, genetik kodun silinmesinin bizi tür olarak benzersiz kılan özellikler açısından ciddi sonuçlar doğurabileceğini gösteriyor.
Yale Tıp Fakültesi'nden genetikçi ve çalışmanın ortak yazarı Stephen Reilly
Hastalıkların gelişiminin nedenlerini arayın
Karşılaştırmalı genetik de yardımcı olurAraştırmacıların hem hayvanlarda hem de insanlarda bazı hastalıkların nasıl ortaya çıktığını anlaması gerekiyor. Bir çalışmada genetikçiler, incelenen çoğu memelinin genomunda bulunan en iyi korunmuş tek harfli bölgelerden bazılarına odaklandı ve bunları, daha önce kanser gibi hastalıklarla ilişkilendirilen genetik varyantlarla karşılaştırdı.
Kanserli kişilerde mutasyonlar olabilirgenom boyunca dağılmıştır. Hastalık ilerledikçe bu genetik değişiklikler birikme eğilimi gösterir. Hangi mutasyonların önemli olduğunu, hangilerinin hastalığa neden olduğunu veya hastalığa neden olduğunu anlamak genellikle zordur.
Araştırmacılar şunları buldu:Genomun evrimsel değişikliklere en az maruz kalan muhafazakar bölgeleri, hastalıkların gelişimiyle yüksek oranda ilişkilidir. Bilim insanları hem nadir hem de yaygın hastalıkların nedeni olması muhtemel mutasyonları belirlediler.
Örneğin araştırmacılar şunu gösterdi:Çocuklarda en sık görülen kötü huylu beyin tümörü türü olan medulloblastoma hastalarında, evrimsel olarak korunmuş konumlarda birçok yeni mutasyon bulunur.
Bu mutasyonların analizinin yeni tanı ve tedavi yöntemlerinin temelini oluşturacağını umuyoruz.
Karin Forsberg-Nielsson, Uppsala Üniversitesi'nde profesör ve çalışmanın ortak yazarı
Diğer keşifler
Описанные выше результаты — только часть масштабного генетического проекта. Другие исследования, например:
- 1920'lerin ünlü kızak köpeği Balto'nun Alaska'nın zorlu koşullarında neden hayatta kalabildiğini anlattı;
- 'sıçrayan genlerin' etoburlarda otçullara göre daha yaygın olduğunu gösterdi"
- tarihsel olarak daha az nüfusa sahip türlerin günümüzde yok olma riskinin daha yüksek olduğunu buldu;
- makine öğrenimi parçaları kullanılarak tanımlanırolağanüstü beyin büyüklüğü, üstün koku alma duyusu ve kışın kış uykusuna yatma yeteneği gibi memeli dünyasının birkaç istisnai özelliğiyle ilişkili genom.
Yayınlanan sonuçlar yalnızca başlangıçbüyük ölçekli bir çalışma, analiz edilmesi gereken çok şey var. Proje araştırmacıları, bunların karşılaştırmalı genetiği kullanmanın çeşitli olasılıklarını gösterdiğini belirtiyor. Memeliler hakkında toplanan veriler ve diğer hayvan türlerinin genomlarının dizilenmesi, evrim, hastalıklar ve bunların tedavisi hakkında daha fazla bilgi edinilmesine yardımcı olacaktır.
Daha fazla oku:
Bilim insanları Samanyolu'nun şeklinin hiç de düşündüğümüz gibi olmadığını keşfetti
Yaşanabilir bölgenin kenarında iki süper Dünya bulundu: bunlardan biri rahat bir sıcaklığa sahip
Dünya'ya yakın bir yıldız kaydını yok eden bir kara delik bulundu