Odczytano genom pierwszego torbacza
Paweł Szablewski | 2007-05-30
Po raz pierwszy udało się zsekwencjonować genom torbaczy. Jest nim opos krótkoogonowy (Monodelphis domestica). Ten myszokształtny kuzyn kangurów zamieszkuje tropikalne lasy Brazylii, Paragwaju, Urugwaju i jest jednym z ponad 60 gatunków torbaczy występujących w Ameryce Południowej. Zamieszkiwanie przez torbacze dwóch odległych lądów Australii i Ameryki Południowej jest jednym z dowodów na wędrówkę kontynentów i ich wspólną genezę.
Podobnie jak u innych zwierzęta z tego rzędu ssaków młode pierwszy okres po porodzie spędzają w torbie na brzuchu. Opos jest jednym z najmniejszych torbaczy, jest wszystkożerny, jednak najchętniej poluje na owady, ślimaki. Z powodu zamieszkiwanego środowiska i nocnego trybu życia na wolności trudny do zobaczenia.
Opos jest bardzo często wykorzystywany jako zwierzę laboratoryjne. Podobnie jak myszy szybko się mnoży i jest łatwy w hodowli. Po za tym dla nauki ma kilka niezwykłych właściwości. Jego organizm u nowo narodzonych osobników, samoczynnie naprawia uszkodzenie rdzenia kręgowego, nawet w przypadku całkowitego zerwania. Dlatego często wykorzystywany jest w badaniach neurologicznych. Ponadto podobnie jak u ludzi jego skóra wrażliwa jest na nadmiar promieniowania UV. Prowadzi ono u nich do formowania się tkanek rakowych skóry, czerniaka. Z tego powodu stał się modelowym zwierzęciem badania tej choroby.
Jak się okazało także jego genom ma kilka zaskakujących właściwości. Badania przeprowadził zespól naukowców pod kierunkiem Kerstin Lindblad-Toh z amerykańskiego Broad Institute przy MIT oraz Harvard Univeristy. Badaczom udało się poznać zapis 9 chromosów. Chromosomy te są wyjątkowo duże, około trzykrotnie większe niż u ludzi. Cały genom zapisany jest na 3,88 miliardach par zasad, czyli na ponad 800 milionach więcej niż ludzki. Natomiast liczba genów szacowana jest na 18-20 tysięcy, podczas gdy u ludzi na 20-25 tysięcy.
Z czego około 80% genów oposa ma swoje odpowiedniki u ludzi. Sugerowałoby to duże podobieństwo naszych genów. Podczas gdy nasz wspólny przodek żył bardzo dawno, jakieś 180 mln lat temu. Czyli w okresie, w którym zaczęły pojawiać się pierwsze dinozaury.
Najwięcej różnice, około 95%, występuje w częściach DNA niekodującej białek. Do niedawna tą część DNA uważano jeszcze za śmieciowa, nie pełniącą żadnej roli w funkcjonowaniu organizmu. Obecnie wiadomo, że znajduje się w niej wiele elementów regulujących działanie genów. Oznacza to, że chociaż geny oposa są bardzo podobne do ludzkich to działają na innych zasadach. Chociaż i tak około 20% systemów regulujących u człowieka pochodzi prosto od torbaczy.
Przyczyną największych różnic są transpozony, tz. skaczące geny. Te fragmenty DNA, zaliczane do "DNA śmieciowego", potrafiące zmieniać miejsce swojego położenia w chromosomie, wbudowując się w inny dowolny fragment. Stanowią one u tego torbacza 52% genomu. Badacze przypuszczają, że transpozony, uważane często za sprawców wad w funkcjonowaniu genów, w tym przypadku przyczyniły się do powstania wielu korzystny innowacji dla torbaczy. Na przykład przyczyniły się do powstania wielu sekwencji regulujących aktywność genów.
Także układ immunologiczny u tych zwierząt jest bardziej rozbudowany i sprawniej działający niż sądzono. Do tej pory sądzono, iż jest on raczej pierwotny. Teraz wiadomo, że działa równie dobrze jak u ludzi czy myszy. Zawiera geny powiązane z funkcjonowaniem interleukiny, interferonów czy komórek zabójców T. Ogólnie udało się ustalić podobieństwo pomiędzy 1528 białkami systemu immunologicznego oposów i człowieka. Do tej pory uważano, że są one charakterystyczne tylko dla łożyskowców. Do tego udało się odkryć specyficzny dla tych zwierząt, nowy receptor limfocytów T.
Równie liczne zmiany znaleziono w genach związanych z funkcjonowaniem zmysłów: receptorów wzroku, dotyku, zapachu i smaku.
Inaczej niż u innych saków przebiega u nich proces dezaktywacji jednego z chromosomów X. U ssaków każdy osobnik potomny dostaje po dwa chromosomy jeden po ojcu, drugi po matce. W przypadku otrzymania dwóch X-ów, jeden z nich jest wyłączny aby nie dochodziło do dublowania i zakłócania kierowanych przez nie procesów. U łożyskowców dochodzi do tego w sposób losowy, u jednego osobnika jest wyłączny matczyny X u innego ojcowski X. Proces kierowany jest przez specjalne miejsce w DNA chromosomu nazywane centrum inaktywacji X (XIC). Oposy nie mają XIC dlatego zawsze wyłączny jest chromosom X pochodzący od ojca.
Źródła:
- www.nature.com, 2007.05.09, The awesome opossum gets sequenced,
- ScienceNow Daily News, 2007.05.09, Opossum*s Genome Is in the Bag,
- www.eurekalert.org, 2007.05.09, The opossum genome sequence casts light on evolution, immunity and disease,
- www.eurekalert.org,2007.05.09, Researchers publish first marsupial genome sequence.
- Fotografia: Dawson, Wikipedia