_ Canibalismul și duplicarea genomului la nematozi

Cercetătorii de la Institutul Max Planck pentru Biologie au produs dovezi interesante despre modul în care factorii de mediu și adaptarea genetică pot duce la evoluția unor trăsături și comportamente noi și agresive la nematozi.

Descoperirea de duplicare a genomului și o nouă morfologie canibalistică la Allodiplogaster sudhausi ridică întrebări despre modul în care aceste schimbări genetice influențează dinamica socială, interacțiunile intra-specii și competiția de resurse în cadrul populațiilor de nematozi. Descoperirile lor sunt raportate în Science Advances.

Unul dintre cele mai nedumerite mistere din biologia evoluționistă este dezvoltarea unor trăsături complexe care deseori duc la diversitate morfologică. Prof. Dr. Ralf Sommer, Directorul Departamentului de Biologie Evoluționară Integrativă, și-a dedicat munca vieții rolului mediului în dezvoltarea plasticității și epigeneticii.

Această cercetare continuă să ofere dovezi ale plasticității. efect profund și importanță asupra modificărilor morfologice, fiziologice sau comportamentale ale organismelor de-a lungul generațiilor.

Nematodele sunt viermi rotunzi microscopici care se găsesc în sol. De obicei, se hrănesc cu bacterii și sunt microscopice. Echipa lui Sommer a cercetat nematodul Allodiplogaster sudhausi. Noul studiu dezvăluie o întorsătură surprinzătoare: aceste creaturi pot dezvolta o gură uriașă, pot dezvolta un comportament canibal și cresc de două ori mai mult decât majoritatea nematodelor din sol.

Cercetări anterioare asupra A. sudhausi au indicat prezența a două hrăniri distincte. morfotipuri care diferă prin forma gurii și complexitatea dinților. Cu toate acestea, Sara Wighard, autor principal și fost cercetător doctor, a identificat un al treilea morf surprinzător.

Când a fost hrănit cu diverse ciuperci, inclusiv Penicillium camemberti, viermele a dezvoltat o gură gigantică, numită mai târziu morf Terastostomatous (Te). Acești viermi Te au fost găsiți și în condiții stresante de foame și aglomerație. În mod surprinzător, acest morf nou identificat a afișat un comportament canibalistic nemaivăzut până acum, în care precedă rudele lor, în ciuda faptului că sunt identici din punct de vedere genetic (acești viermi sunt hermafrodiți și nu necesită masculi pentru a avea descendenți).

Sommer. explică ce i-ar putea determina să-și canibalizeze rudele: „Nu primesc suficienți nutrienți de la ciuperci și, împreună cu presiunea resurselor de a fi înconjurați de atât de mulți alți viermi, au devenit mai agresivi ca răspuns la stres”. În afara unui cadru de laborator, comportamentul canibal ar oferi speciei o șansă mai mare de supraviețuire pe termen lung în condiții stresante.

Descoperirile anterioare ale lui Wighard au dezvăluit că această specie a suferit o dublare întreagă a genomului (WGD). Spre deosebire de rudele lor lungi de 1 milimetru, A. sudhausi a crescut la 2 milimetri din cauza WGD, făcându-le vizibile cu ochiul liber.

Deoarece noua trăsătură a unui al treilea morf al gurii nu prezintă nicio suprapunere cu celălalt. două morfe cunoscute, cercetătorii și-au propus să identifice mecanismul care reglementează noul morfo. Folosind CRISPR, ei au descoperit că genele de comutare de dezvoltare conservate reglează apariția acestui al treilea morfo al gurii, indicând cooptarea mecanismelor genetice existente. Studiile de dozare a genelor au dezvăluit apoi rolurile distincte ale acestor comutatoare de dezvoltare în determinarea diferitelor forme ale gurii.

Corelarea implică faptul că modificările genomice la scară largă, cum ar fi WGD, pot determina noutățile morfologice ale nematodelor și diversitatea fenotipică. Deoarece nicio altă tulpină nu prezintă modificări similare, echipa este limitată în identificarea acestei rezoluții filogenetice până când se vor efectua cercetări ulterioare.

În general, studiul pune în lumină interacțiunea complexă dintre factorii de mediu, în acest caz, dieta și aglomerația, și schimbările genetice în modelarea diversității morfologice. Descoperirea unei noi forme bucale cu comportament canibal și evenimentul WGD susțin și mai mult importanța plasticității de dezvoltare în influențarea căii de evoluție a speciei.

Această descoperire sugerează că nematodele se pot adapta rapid la medii dure prin dezvoltarea de noi trăsături precum canibalismul. Capacitatea de a se schimba pe baza presiunilor mediului ar putea fi crucială pentru supraviețuirea lor pe termen lung.

(Fluierul)