Kurang, tetapi lebih: Skenario evolusi baru yang ditandai dengan kehilangan dan ekspansi gen besar -besaran

Evolusi secara tradisional dikaitkan dengan proses peningkatan kompleksitas dan mendapatkan gen baru. Namun, ledakan era genom menunjukkan bahwa kehilangan gen dan penyederhanaan adalah proses yang jauh lebih sering dalam evolusi spesies daripada yang diperkirakan sebelumnya, dan mungkin mendukung adaptasi biologis baru yang memfasilitasi kelangsungan hidup organisme hidup. Pengemudi evolusi ini, yang tampaknya kontra -intuitif – “lebih sedikit lebih banyak” dalam istilah genetik – sekarang mengungkapkan dimensi mengejutkan yang menanggapi konsep evolusi baru “kurang, tetapi lebih”, yaitu fenomena kehilangan gen besar diikuti dengan ekspansi besar melalui duplikasi gen.

Ini adalah salah satu kesimpulan utama dari sebuah artikel yang diterbitkan dalam jurnal Biologi dan Evolusi Molekuler dipimpin oleh tim dari bagian Genetika Fakultas Biologi dan Institut Penelitian Keanekaragaman Hayati (IRBIO) dari Universitas Barcelona, ​​di mana tim -tim dari Institut Sains dan Teknologi Okinawa (OIST) juga berpartisipasi. Makalah ini mengidentifikasi pola evolusi baru, dan menguraikan skenario baru, ditandai oleh potensi besar untuk perubahan genetik dan adaptasi evolusi yang didorong oleh kehilangan gen skala besar dan duplikasi dalam organisme hidup.

Kurang, tetapi lebih: skenario evolusi baru

Masih ada banyak pertanyaan tentang dampak hilangnya gen pada diversifikasi spesies dan munculnya inovasi evolusi di Pohon Kehidupan Planet. “Kehilangan gen adalah mekanisme yang tersebar luas di seluruh skala biologis dan mewakili kekuatan pendorong evolusi yang dapat menghasilkan variabilitas genetik dan juga adaptasi biologis, dan ini secara tradisional dikenal sebagai ‘hipotesis yang kurang lebih”, kata Cristian Cañestro, pemimpin dari Studi dan anggota Kelompok Penelitian Konsolidasi UB tentang Evolusi dan Pengembangan (EVO-Devo) dari Departemen Genetika, Mikrobiologi dan Statistik UB.

Sekarang, makalah baru ini menggambarkan kerangka evolusi baru yang disebut “Less, tetapi lebih”, yang memperluas model sebelumnya dalam hal pentingnya kehilangan gen sebagai kekuatan pendorong evolusi.

Studi ini, yang merupakan bagian dari tesis doktoral Gaspar Sánchez-Serna, berfokus pada studi genom dari Oikopleura Dioica Spesies, organisme renang zooplankton laut yang dimiliki oleh tunikat – kelompok saudari vertebrata – dan secara filogenetik terkait dengan sejarah evolusi. Dalam model penelitian ini – tunicate atau appendicululer yang hidup bebas – tim ini merekonstruksi sejarah evolusi keluarga gen faktor pertumbuhan fibroblast (FGF), yang sangat penting dalam proses perkembangan organisme.

“Temuan menunjukkan bahwa proses kehilangan gen mengurangi jumlah keluarga gen faktor pertumbuhan FGF dari delapan menjadi dua, yang merupakan keluarga FGF9/16/20 dan FGF11/12/13/14. Kursus evolusi untuk menghasilkan total sepuluh gen dalam usus buntu “, menjelaskan Sánchez-Serna, penulis pertama makalah ini. “Secara khusus, FGF9/16/20 dan FGF11/12/13/14 dapat mewakili satu set subfamili minimal yang masing -masing telah melestarikan fungsi sekretori dan intraseluler, dan mengungkapkan informasi penting tentang evolusi sistem FGF”, lanjutnya.

Dari kehidupan sessile hingga berenang aktif

Studi ini memberikan perspektif baru tentang evolusi subfamili FGF dalam kelompok chordate, dengan kerugian besar -besaran dan duplikasi keluarga gen leluhur yang berasal dari dasar garis keturunan appendicular setelah mereka menyimpang dari Ascidia. Semua perubahan ini telah berkontribusi pada perbedaan morfologis antara berbagai spesies tunikat yang hidup bebas, seperti O. Dioica.

“Studi kami menyajikan hipotesis baru tentang bagaimana kehilangan gen dan duplikasi mungkin terkait dengan perubahan perkembangan. Kita berbicara tentang inovasi evolusi – perubahan dalam morfologi dan rencana tubuh, dll. – yang mendorong evolusi dari gaya hidup sessile seperti ascidian menjadi gratis -Pengaman yang aktif, secara aktif berenang seperti appendicularia “, kata Sánchez-Serna.

Studi ini juga mengidentifikasi perbedaan dalam struktur gen O. Dioica Dari berbagai belahan dunia, memberikan bukti molekuler pertama tentang bagaimana populasi yang berkembang pesat ini menjadi spesies samar (yaitu terdiri dari organisme yang sangat mirip dalam morfologi dan genom yang sampai sekarang telah diklasifikasikan dalam spesies yang sama).

Model evolusioner “yang kurang, tetapi lebih” membantu kita untuk memahami bagaimana kadang -kadang kehilangan membuka kemungkinan baru untuk keuntungan berikutnya dan, oleh karena itu, kerugian diperlukan untuk mendukung asal evolusi adaptasi baru “, menyimpulkan Cristian Cañestro.

Artikel referensi

Sánchez-Serna, Gaspar; Badia-Ramentol, Jordi et al. «Kurang, tetapi lebih banyak: Wawasan baru dari usus buntu tentang evolusi fgf chordate dan perbedaan gaya hidup tunicate». Biologi dan Evolusi MolekulerDesember 2024. Doi: 10.1093/molbev/msae260