Vivere in una zona semiarida, Il killifish turchese africano ha sviluppato un utile trucco biologico per sopravvivere alla siccità che dura mesi e che ogni anno prosciuga i suoi stagni fangosi.
IL Sviluppo dell’embrione Questi pesci lunghi un pollice smettono di crescere subito dopo aver iniziato a formare il cervello e il cuore. Per diversi mesi vivono in uno stato di animazione sospesa, chiamato “digestione”, in attesa che finiscano lunghi periodi di siccità.
Gli scienziati hanno ora scoperto come il pesce turchese africano può uccidere (Nothopranchius forzerii) riesce a questo trucco di sfida alla siccità: selezionando geni antichi sepolti nel suo genoma che sono sorti più di 473 milioni di anni fa.
Questa scoperta, raggiunta da un team di ricercatori negli Stati Uniti e in Germania, è sorprendente N. Forzeri Non svilupparono la capacità di ibernazione fino a circa 18 milioni di anni fa, quando si spostarono in pozze effimere.
Dall’analisi effettuata dal team sui geni espressi durante la diapausa, l’acquisizione di questa abilità relativamente recente sembra coinvolgere i killifish che sfruttano hardware molto antichi.
“Sebbene il cumino si sia evoluto in tempi relativamente recenti, i geni specializzati nel cumino sono davvero antichi”. Lui spiega La biologa molecolare Anne Brunet dell’Università di Stanford.
“Abbiamo scoperto che la maggior parte dei geni specializzati per la latenza nei killifish sono molto quasi arcaici, nel senso che erano duplicati nell’antenato comune di tutti i vertebrati”.
I paraloghi sono coppie di geni che vengono creati quando un singolo gene viene copiato e incollato nel genoma, sullo stesso cromosoma o su un cromosoma separato. A parte le mutazioni casuali, ovviamente Duplicazione genica È uno dei modi principali in cui vengono creati nuovi geni o acquisiscono nuove funzioni.
Il team di Brunet ha scoperto che nel killifish turchese, un gene in ciascuna coppia paraloga era altamente espresso nel periodo di diapausa, mentre il suo partner era attivato durante lo sviluppo attivo.
“L’intero programma è come il giorno e la notte”, Brunet Lui dice.
Confrontando il killifish turchese africano con altre specie di killifish, con e senza cumino, i ricercatori hanno scoperto anche questo N. Forzeri Aveva “sbloccato” parti del suo genoma per sfruttare migliaia di antiche controparti per la latenza.
È probabile che cerchino modi per adattarsi a condizioni ambientali difficili e geni semi-specializzati in… N. Forzeri Il genoma sta diventando sempre più accessibile alle macchine cellulari che traducono quei geni in proteine funzionanti.
Questo processo di rimodellamento genomico ha portato a un cambiamento nel metabolismo dei lipidi, con gli embrioni di killifish turchese africano che producono più acidi grassi a catena molto lunga in diapausa, che secondo i ricercatori potrebbero proteggere il loro genoma dai danni.
Sebbene gli embrioni di pesci assassini non siano esattamente una competizione con i tardigradi – organismi microscopici in grado di sopravvivere per decenni senza acqua perché le loro cellule non appassiscono – la loro abilità nell’arrestare temporaneamente la crescita senza danneggiare i loro organi immaturi producendo troppo grasso è notevole.
“I killifish sono le uniche specie di vertebrati che conosciamo che possono subire la diapausa così tardi nello sviluppo”. Lui dice Param Priya Singh, bioinformatico dell’Università della California, San Francisco, che ha condotto lo studio con il biologo computazionale Adam Reeves dell’Università di Stanford.
“Hanno un cervello in via di sviluppo e un cuore che smette di battere in latenza e poi ricomincia”.
Ricerche precedenti lo hanno dimostrato Questa sospensione radicale dello sviluppo, in quello che ritieni sarà un momento critico, Non riduce la durata della vita Da un adulto completamente sviluppato.
Ora Singh e i suoi colleghi Dice la loro scoperta Lo stile di sopravvivenza ricco di grasso del killifish turchese africano “apre la possibilità… [developing] Strategie, compresi interventi basati sui lipidi, per promuovere la conservazione dei tessuti a lungo termine e combattere le malattie legate all’età.
Lo studio è stato pubblicato in cellula.
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