Краеугольный камень исследования, опубликованного в 13 декабря 2013, прогресс проблема онлайн Науки, является упорядочивающими исследователями, собрание, аннотация и анализ генома Mnemiopsis leidyi, уроженца желе расчески прибрежных вод западного Атлантического океана. Целый геном, упорядочивающий данные, показывает, что желе расчески ветвились от остальной части животных перед губкой, простым животным без сложных типов клетки, согласно исследованию. Результаты также показывают, что критическая клетка типы, такие как нейроны и мышечные клетки, была или потеряна многократно во время эволюции или развита независимо в ctenophores.
В течение прошлых 30 лет исследователи использовали целый геном, упорядочивающий из организмов, чтобы продвинуть их понимание эволюции. Они делают это, сравнивая заказ химических оснований ДНК – 150 миллионов пар оснований для желе расчески против 3 миллиардов в людях – которые включают геном организма.
В то время как данные об упорядочивающем целого генома были доступны для четырех из пяти главных происхождений животных – губок (Porifera), плоские беспозвоночные (Placozoa), медуза (Cnidaria) и животные с лево-правильной симметрией, включая людей (Bilateria) – Ctenophora остался последним главным происхождением животных, для которого не было никаких упорядоченных геномов.«Наличие геномных данных из ctenophores крайне важно со сравнительной точки зрения геномики, так как это позволяет нам определять, какие физические и структурные особенности присутствовали у животных вначале», сказал Энди Бэксевэнис, доктор философии, ведущий автор исследования и старший научный сотрудник в Подразделении NHGRI Внутреннего Исследования. «Эти данные также предоставляют нам неоценимое окно для определения заказа событий, которые привели к невероятному разнообразию, которое мы видим в животном мире».Желе расчески обладают мышечными клетками, но анализ генома Mnemiopsis показал, что желе расчески испытывают недостаток в подавляющем большинстве генов, которые определяют типы мышц у большинства других животных.
По словам исследователей, отсутствие такого большого количества генов мышц предполагает, что мышечные клетки развились независимо в желе расчески, после того, как они отличались от остальной части животных. Желе расчески также обладают простой формой нервной системы, названной чистым нервом, и их геном содержит многие гены, вовлеченные в нервную систему. У губок также есть эти гены, предполагая, что они, возможно, имели возможность поддержать нервную систему и возможно потеряли ее.
Результаты исследования приводят к новому образу мыслей о ранней эволюции животных. «Наш анализ генома Mnemiopsis полностью подтверждает предыдущие исследования, предполагающие, что ctenophores мог бы быть родственной группой к остальной части животных», сказал Джозеф Райан, доктор философии, ведущий автор и бывший товарищ постдиссертации в Технологической Отрасли Генома NHGRI, теперь в SARS Международный Центр Морской Молекулярной биологии, Бергенский университет, Норвегия. «С нашими данными об упорядочивающем целого генома в руке теперь ясно, что типы клетки, которые составляют мышцы и нервные системы, были или потеряны в некоторых происхождениях животных или что, несмотря на сложность этих клеток, они очень хорошо, возможно, развились многократно».«Расширение нашего понимания геномов через животный мир важно для получения понимания эволюционной адаптации на молекулярных, клеточных и organismal уровнях», сказал Дэниел Кэстнер, Доктор медицины, доктор философии, NHGRI научный директор. «Последовательность целого генома желе расчески предоставляет нетрадиционную модель, через которую новое понимание о генах и их функциях, включая тех в нашем собственном геноме, может стать лучше понятый».
Исследование вовлекло сотрудников из Лаборатории Уитни для Морской Биологической науки, Флоридского университета, Св. Августина, Флорида; Университет Брауна, Провиденс, Род-Айленд; Научно-исследовательский институт Monterey Bay Aquarium, Приземление Мха, Калифорния; Университет Райса, Хьюстон; Мичиганский университет, Анн-Арбор; и NIH Intramural Sequencing Center (NISC), Роквилль, Мэриленд.
«Наше исследование демонстрирует силу сравнительного исследования геномики, имеющего эволюционную точку зрения, исследуя интерфейс геномики и биологии развития», сказал соавтор Джим Мулликин, доктор философии, директор NISC. «Данные, произведенные в ходе этого исследования также, обеспечивают прочную основу будущей работы, которая, несомненно, приведет к новым результатам, связанным с природой биологии животных».«В долгосрочной перспективе основные биологические открытия, сделанные в организмах, таких как Mnemiopsis, могли очень хорошо заложить основу для переводных исследований, сосредоточенных на определенных человеческих болезнях», сказал доктор Бэксевэнис.