Priporočena 2019

Izbira Urednika

Strelica časa?  To je vse v naših glavah
Konfliktna razprava o Lyme bolezni na jugu
Planet Zemlja-Twin, o katerem nihče ne govori

Dinozavri zagotavljajo namige o skrčenih genomih ptic

Anonim

Obstaja razlog, zakaj ni nobenih genetikov dinozavrov - njihove kariere bi hitro postale tako izumrle kot sami »grozni kuščarji«. Kosti se lahko fosilizirajo, mehka tkiva in molekule, kot je DNA, pa ne. Zunaj izmišljenega sveta Jurassic Parka dinozavri niso zapustili nobenih genskih sledi, ki bi želeli raziskovati znanstvenike.

Kljub temu so to storili tudi Chris Organ in Scott Edwards s Harvard University. In vse se je začelo s preprosto uganko: kaj je prišlo prej, piščanca ali genom?

Tako kot skoraj vse ptice je piščančji genom - njeno popolno dopolnilo DNA - izjemno majhen. DNA je sestavljen iz milijonov enot, imenovanih 'baznih parov ', tako kot knjiga vsebuje milijone črk. Tipični ptičji genom sestavlja približno 1, 5 milijarde teh baznih parov, kar je le polovica števila sorazmerno pomanjkljivega človeškega genoma. Kot njihova telesa so ptičji genomi perja in racionalizirani.

Nekateri znanstveniki so predlagali, da so ptice v času evolucije skrčile svoje genske pakete, da bi jim pomagale leteti. Manjši genomi vključujejo manj DNK, ki pa je mogoče namestiti v manjše celice. Manjše celice pa so bolj energetsko učinkovite kot večje, enako kot Mini, ki je učinkovitejši od SUV-a.

Da bi testirali to teorijo, sta se Organ in Edwards odločila, da se v prednikov vseh živih ptic, dinozavrov, vrnejo nazaj. Spoznali so, da niso potrebovali, da bi dobili svoje roke na dejansko DNA dinozavra za analizo velikosti genomov. V prejšnjem delu so pokazali, da je velikost živalskih celic zelo dober pokazatelj velikosti njegovega genoma - izmerite eno in lahko izmerite drugo. Medtem ko so celice dinozavrov že zdavnaj razpadle, so nekateri zapustili svoje znake na fosile.

Osteociti, ali kostne celice, prebivajo v votlinah v živi kosti, in ko umrejo, votline, ki jih zapustijo, razkrivajo, kako velika so. Z merjenjem teh votlin v fosilnih kosteh je ekipa lahko ocenila velikost celic in posledično velikost genomov 31 različnih vrst dinozavrov. "Ti fosili nam omogočajo vzorčenje vrst skozi evolucijski čas, ki zagotavlja genomske informacije, ki pogosto niso na voljo za dolgotrajne prednike, " pojasnjuje Edwards.

Ugotovili so zelo različne razlike med dvema velikima dinozavrskima dinastijajema. Ornitischians, skupina, ki vključuje znane osebnosti, kot so Triceratops in Stegosaurus, so imela velike genome, primerljive velikosti z modernimi plazilci, kot so krokodili in kuščarji.

Toda tisti, ki so jedli meso, kot so Tyrannosaurus in Velociraptor, sta bila le polovica te velikosti, približno enako kot sodobne ptice, ki so se razvile iz te skupine. Kljub svoji veliki količini genom Tyrannosaurus rexa ni bil večji od kolibra, temveč je bil popolnoma pritlikan s skromno hišno miško.

Manjše genomi ne pomenijo nujno manj genov, le boljšo uporabo prostora. Naš lastni genom, na primer, je poln ponavljajočih se zaporedij DNK z malo očitnega namena. To so ostanki parazitskih kosov DNK, ki so se med našim razvojem vključili med naše gene.

Organ je ocenil, da so ti ponavljajoči se elementi sestavljali okoli 12% večjih ornitiških genomov, le 8% manjših teropodnih celic. To kaže, da je linija teropoda skrčila svoje genome tako, da je izločila neuporabne dele DNK.

Ti rezultati jasno oporekajo pojmu, da so se manjši genomi razvili, da bi ptice lahko peljale na nebo. "Naše delo prikazuje te racionalne genome, ki so nastale še pred prvimi pticami in letenjem", pravi Edwards. "Lahko jih dodamo na seznam lastnosti dinozavrov, za katere se je domnevalo, da jih najdemo samo pri sodobnih pticah, vključno s perjem, starševsko nego in gnezditvijo."

Toda zakaj so se najprej razvili manjši geni? Organ pravi: "Najbolj verjetna razlaga za krčenje genoma je, da so manjši genomi in velikosti celic prispevali k povečanemu presnovi." Manjše celice so energetsko učinkovitejše in imajo terapodam višjo stopnjo metabolizma in morda celo omogočajo, da postanejo toplokrvni .

Medtem ko so poskusi Jurassic Parka pri sekvenciranju DNA dinozavra bili fikcija, je morda na svoji upodobitvi lovcev dinozavrov, ki ležijo na flotah, morda opazili.

Večja metabolična hitrost bi lahko tudi vnaprej odstranila terapodsko dinastijo v življenje v zraku. In ko se je pojavila sposobnost letenja, se je lahko povezala z majhnimi genomi, čeprav sta se dve lastnosti razvili neodvisno.

Dokazi za to so sodobne ptice; tisti, ki so izgubili sposobnost letenja, kot so noji, so začeli ponovno pridobivati ​​večje genome svojih oddaljenih prednikov. Kot pravi Organ, "Evolucija pogosto deluje tako."

Referenca: Organ, Shedlock, Meade, Pagel in Edwards. 2007. Izvor aviarne genomske velikosti in strukture pri nejavnih dinozavrih. Narava 446: 180-184.

Priljubljene Kategorije

Top