Logo bio-infomedia.ro

Tuatara deține două genomuri mitocondriale distincte

Tuatara (șopârla arhaică)
Sângele tuatarei a dezvăluit o premieră în genetica vertebratelor: reptila deține două genomuri mitocondriale. | Foto: BERNARD SPRAGG. NZ/FLICKR
  • Tuatara sau șopârla arhaică este o specie de reptile care se găsește în sudul Noii Zeelande, pe Insulele Stewart și este cea mai veche reptilă, rudele ei fiind dispărute de pe Pământ cu milioane de ani în urmă.
  • Tuatara prezintă două copii distincte ale materialului genetic din mitocondrii, fapt care îi permite animalului să se răspundă mai bine la temperaturile extreme din mediu.

Creatura asemănătoare cu o șopârlă denumită tuatara (șopârla arhaică) era deja considerată o ciudățenie. Super-puterile sale includ o durată de viață de un secol, o rezistență la multe boli și o toleranță unică (pentru o reptilă) la frig. Acum, se pare că o parte din genomul acestei reptile este la fel de straniu ca întreaga istorie a animalului - și ar putea explica rezistența sa la temperaturile extreme.

Tuatara posedă două copii distincte ale materialului genetic din mitocondrii, conform unui raport al cercetătorilor publicat în Nature Communications Biology.

Este prima dovadă a unei copii suplimentare a genomului mitocondrial la vertebrate, a declarat Chris Schneider, erpetolog la Universitatea din Boston, care nu a fost implicat în studiu. Alte vertebrate dețin doar un singur genom mitocondrial. Midiile sunt singurele animale la care fuseseră descoperite două asemenea genomuri.

Mitocondriile sunt adevărate uzine energetice ale celulei, iar materialul lor genetic este important pentru structura și funcționarea acestora. Studiile recente au arătat că ADN-ul mitocondrial joacă un rol major în procesul de îmbătrânire și în diferite forme de cancer la om, precum și în bolile metabolice, musculare și neurodegenerative. Studierea genomurilor mitocondriale ale altor animale ar putea oferi indicii privind desfășurarea bolilor umane.

Genomul mitocondrial este mult mai important decât îl consideră oamenii, având asocierea sa cu îmbătrânirea și bolile, a declarat Robert Macey, genetician la Peralta Genomics Institute din Oakland, California. Modul în care acesta operează la un animal care îmbătrânește încet într-un mediu rece ne-ar putea da informații importanțe despre funcționarea mitocondriilor.

Eforturile pentru decodificarea genomului tuatarei au început în anul 2012, odată cu lansarea Proiectului Genomului Tuatarei, condus de Neil Gemmell, biolog la Universitatea Otago, Noua Zeelandă. După ce a primit binecuvântarea populației maori pentru a preleva sânge de la reptilă (tuatara este "taonga" (comoară specială) pentru maori), echipa a descoperit că genomul său este cu 50% mai mare decât genomul uman.

Această descoperire a dus la explorarea mai detaliată a părții mitocondriale a genomului. Majoritatea tehnicilor de descifrare sau de secvențiere a ADN-ului îl fragmentează în bucăți mici, îl "citesc", apoi reasamblează piesele. Aceasta furnizează o imagine de înaltă rezoluție de fiecărei piese a puzzle-ului. Experimentând cu o tehnică ce citește segmente mai lungi de ADN, laboratorul lui Macey a secvențiat genomul mitocondrial al tuatarei dintr-o singură lovitură, arătându-i întreaga structură. Această tehnică, denumită secvențiere de generația a treia (third-generation sequencing sau long-read sequencing, în limba engleză), este, fără îndoială, viitorul secvențierii genetice, prin care putem secvenția molecule întregi, spune Macey.

Dan Mulcahy, expert în biologie moleculară la Smithsonian’s Global Genome Initiative, din Washington, D.C., și Macey meditau asupra informațiilor obținute când Mulcahy își amintește că a spus cred că ar putea fi vorba de două genomuri mitocondriale!

Revelația a apărut după compararea fragmentelor de ADN cu structura sa întreagă, în urma căreia au fost observate secțiuni din aceeași parte a ADN-ului mitocondrial care aveau diferențe izbitoare în secvența genelor - la fel cum notele unui cântec ar putea fi aranjate diferit de către doi compozitori. Această variație a atras atenția; ADN-ul mitocondrial este moștenit, de obicei, numai de la mamă, așa că oamenii de știință se așteptau să descopere o singură copie a genomului mitocondrial, nu două copii, așa cum se întâmplă cu ADN-ul din nucleu, care este moștenit de la ambii părinți.

Oamenii de știință au asamblat cu grijă două genomuri mitocondriale funcționale și au descoperit că acestea difereau în proporție de 10,4%. Spre comparație, genomurile mitocondriale de la om și cimpanzeu diferă doar în proporție de 8,9%. Aranjamentul genelor la tuatara este nemaiîntâlnit la alte vertebrate, a afirmat Mulcahy.

Atunci când Lara Urban, genetician la Universitatea Otago, a analizat care seturi de gene diferă între cele două genomuri, ea a observat modificări la cele legate de metabolism. Metabolismul celulei animale se ajustează pentru a se adapta la extremele din mediu. Dublul genom mitocondrial ar putea da tuatarei flexibilitate în ceea ce privește răspunsul metabolismului la temperaturile extreme, spun oamenii de știință.

Tuatara deține cel mai complicat genom mitocondrial pe care l-am văzut vreodată, spune Macey. Descoperirea bazelor genetice ale metabolismului la animale ar putea clarifica funcțiile genomului mitocondrial și ar putea ajuta la dezvoltarea unor tratamente pentru bolile metabolice umane.

Source Sursa: www.sciencenews.org
Text: Devin A. Reese



Din aceeași categorie

Țestoasa gigant de Galapagos

Țestoasa gigant de Galapagos

9 septembrie 2020 | Reptile