Wanneer wezens evolueren, veranderen hun genetische blauwdrukken. Maar binnen genetisch materiaal liggen nog steeds fragmenten van de oudste voorouders van een soort op de loer.

In een recente publicatie van het tijdschrift Genomics , Carnegie Mellon University-onderzoeker Saoirse Foley en collega's vonden 14 genen die inzicht kunnen geven in de oorsprong van het zeeleven.

"We hebben een reeks genen gevonden waarvan de functies onbekend zijn, en ze hebben geen bekende eiwitdomeinen," zei Foley. "Ze zijn verspreid over een reeks mariene organismen en zijn erg oud. Dit was echt verrassend."

Foley, de eerste auteur van het artikel, is de senior bio-informaticus bij Echinobase, een webgebaseerde bron die toegang biedt tot genomische, expressieve en functionele gegevens van onderzoek met betrekking tot zeesterren, zeekomkommers, zee-egels en andere soorten stekelhuidigen.

"Evolutionair gezien zijn stekelhuidigen oud en een goede weergave van vroeg opkomende dieren. Ze bieden een ongecompliceerd beeld van hoe een groep dieren kan ontstaan," zei Foley.

Foley maakt deel uit van het laboratorium van Veronica Hinman, dat stekelhuidigen bestudeert. Zeesterren en mensen delen, samen met andere gewervelde dieren, een aantal overeenkomsten in hun vroege ontwikkeling, genoomorganisatie en geninhoud.

"Saoirse was aan het project begonnen met de gedachte dat ze stekelhuidigen-specifieke genen zou kunnen detecteren die ons zouden kunnen helpen de eigenschappen van deze dieren te begrijpen, dus het was zeer verrassend om zulke oude, geconserveerde genen te vinden en vervolgens te zien dat ze geen bekende functies hadden. ", zei Hinman, de Dr. Frederick A. Schwertz Distinguished Professor of Life Sciences en hoofd van de afdeling Biologische Wetenschappen van Carnegie Mellon. "Het zal een spannend nieuw project openen om te proberen hun rol te begrijpen."

De onderzoekers gebruikten fylogenomische benaderingen om te zoeken naar orthologe genen (genen van verschillende soorten die zijn afgeleid van een gemeenschappelijk voorouderlijk gen) die geen bekende functie hadden bij stekelhuidigen. De onderzoekers gebruikten die dataset vervolgens om genen te identificeren die een voorouderlijke relatie delen met andere zeedieren zoals sponzen, anemonen en zeepijpen. Niet-zeedieren zoals mensen, vliegen of muizen hadden geen van de genen.

"Wat we ontdekten was dat er geen afstammingsspecifieke stekelhuidige genen zijn," zei Foley. "Het enorme aantal genen heeft een relatie met andere dieren buiten de stekelhuidigen."

Drie stekelhuidigen bleken alle 14 genen te hebben:een zeelelie (Anneissia japonica), de doornenkroon (Acanthaster planci) en paarse egels (Strongylocentrotus purpuratus).

Een team uit Barcelona - Anna Vlasova, Marina Marcet-Houben en Toni Gabaldón van het Barcelona Supercomputing Center en het Institute for Research in Biomedicine aan het Barcelona Institute of Science and Technology - heeft een stamboom gemaakt met elk gen in paarse egels om te laten zien hoe het heeft betrekking op genen in andere soorten.

"Door de evolutionaire geschiedenis van elk gen in deze genomen te reconstrueren, kunnen we niet alleen globale evolutionaire patronen vinden, maar ook opmerkelijke uitzonderingen identificeren, zoals we hier deden", zei Gabaldón. "De geïdentificeerde genen zijn oud en geconserveerd bij zeedieren en zullen de sleutel zijn om te begrijpen hoe nieuwe afstammingslijnen ontstaan ​​zonder de noodzaak om nieuwe gentoolkits te verwerven."

Foley zei dat hoewel de functies van deze genen momenteel niet bekend zijn, ze best belangrijk kunnen zijn omdat ze allemaal afkomstig zijn van een gemeenschappelijke voorouder. De volgende stap zou zijn om enkele van de 14 genen in een laboratoriumomgeving te bestuderen om te proberen hun functies te ontdekken. Foley zei dat dit zou kunnen betekenen dat we ons concentreren op paarse egels of een andere soort met enkele van de genen, zoals de veel bestudeerde vleermuisster (Patiria miniata).

"Het feit dat de genen zo oud zijn en alleen in mariene organismen worden aangetroffen, suggereert dat ze op zijn minst een mariene-specifieke functie vervullen," zei ze. "Als ze dat niet waren, zijn ze oud genoeg om op dit moment van de hand te worden gedaan." + Verder verkennen

Zeester onthullen evolutionaire geschiedenis van puberteitshormoon