Cichlids - model hidup evolusi sejajar bebas • Elena Naimark • Berita sains mengenai "Unsur" • Genetik, Evolusi, Ichthyology

Cichlids – model hidup evolusi selari bebas

Contoh-contoh evolusi sejajar dapat dilihat di kalangan cichlids air tawar. Salah seorang daripada mereka – penampilan bebas daripada wakil-wakil yang tidak disengajakan – telah dipelajari dengan teliti oleh satu pasukan pakar dari Switzerland. Di sebelah kiri – salah satu objek kajian, Lobochilotes labiatus; di sebelah kanan – produk penumpuan bebas (atau sebaliknya, karya pereka artis, yang boleh menjadi ejen evolusi selari). Gambar ikan ini dari www.cichlidenareal.ru

Ahli evolusi moden melampirkan sangat penting untuk menjelaskan mekanisme konvergensi – tanda-tanda serupa yang telah dibentuk secara bebas. Paralelisme menjelaskan asas genetik manifestasi luaran watak-watak, membantu untuk membuat gambaran yang jelas tentang korelasi penyesuaian dan filogenetik. Contoh-contoh paralelisme yang paling menarik adalah ikan cichlid air tawar. Mereka diwakili oleh seluruh jenis spesis di perairan yang berlainan di Afrika, Amerika Tengah dan Selatan. Kebanyakan spesies ini membentuk ciri-ciri yang bersatu bebas. Kerja terbaru dari sekumpulan pakar dari Switzerland dikhaskan untuk analisis genetik mereka.

"Elemen" sekali lagi membawa pembaca kembali kepada subjek spesiasi dalam ikan cichlid Afrika (lihatjuga: Evolusi visi warna di cichlids Afrika mengikuti dua jalan, Elemen, 29 Disember 2009; Gen yang bertanggungjawab terhadap kepelbagaian individu, "Unsur", 01.11.2005; Halangan tidak diperlukan untuk spesiasi, "Unsur", 13 Februari 2006). Menggunakan contoh cichlids, ternyata sangat mudah untuk mengkaji mekanisme evolusi: pertama, ini adalah kumpulan air tawar, yang bermakna mereka berkembang dalam sistem yang agak tertutup (berbanding lautan, tentu saja); kedua, mereka berkembang di tasik dengan sejarah geologi yang diketahui, dan ini adalah petanda yang baik untuk menentukan titik awal evolusi; ketiga, cichlids bertahan cukup baik di makmal dan oleh itu, apa-apa eksperimen boleh dilakukan dengan mereka. Selain itu, di setiap tasik Afrika yang besar – Malawi, Tanganyika dan Victoria – beratus-ratus endemik tertumpu, di mana silsilah bebas bebas telah dibina semula dengan yakin. Spesies cichlid endemik telah terbentuk di tasik-tasik lain yang lebih kecil, dan mereka juga menjadi tumpuan kepentingan saintifik.

Oleh itu, cichlids telah menjadi objek kegemaran kajian sinaran penyesuaian – penyesuaian evolusi kepada pelbagai ekologi ekologi."The Great Evolutionary Experiment of Nature" adalah nama yang diberikan oleh penyelidik cichlids Afrika (lihat: Barlow, 2000. Cichlid Fishes: Eksperimen Grand Nature In Evolution). Emilia Santos dan Walter Salzburger (Emilia Santos dan Walter Salzburger) dari Institut Zoologi di University of Basel dalam majalah Sains meringkaskan beberapa hasil penting kajian model evolusi hidup ini dan sebutkan beberapa karya penting mengenai topik ini.

Satu kajian baru-baru ini mengenai satu kumpulan besar data di 46 tasik Afrika membenarkan Catherine Wagner dan rakan sekerja (lihat: C. E. Wagner, 2012. Untuk mengenal pasti faktor-faktor yang berkaitan dengan evolusi cichlids. Para penyelidik ini telah melakukan kerja keras, membandingkan banyak tanda-tanda alam sekitar, morfologi dan tingkah laku dengan kadar evolusi cichlids di tasik yang berlainan. Kadar spesiasi dianggarkan dengan bilangan endemik di setiap tasik. Penulis mengambil kira bahawa clade phylogenetic yang sama di tasik yang berbeza menjana sejumlah endemik yang berbeza. Mungkin, perbezaan ini ditentukan oleh beberapa spesies tasik. Tetapi yang mana?

Kadar spesiasi cichlids di 46 tasik di Afrika: tercatat berapa banyak endemik yang terbentuk di mana tasik (sifar, sekurang-kurangnya dua, sekurang-kurangnya lima).Imej dari artikel dalam perbincangan Alam

Ternyata kadar spesiasi dipengaruhi, terlebih dahulu, oleh umur tasik (yang lebih tua, lebih besar kemungkinan penampilan endemik), keduanya, kedalaman tasik (yang lebih dalam, semakin besar kemungkinan penyimpangan), ketiga, perbezaan warna lelaki (jika lelaki dan perempuan sama berwarna, maka spesiasi tidak mungkin). Kesimpulan ini tidak mengejutkan evolusionis, kerana mereka mendakwa perkara-perkara yang sangat kecil – evolusi itu memerlukan masa, bahawa pelbagai persekitaran ekologi menyumbang kepada spesiasi dan pemilihan seksual adalah faktor yang kuat dalam spesiasi. Objek yang sangat baik seperti cichlids, membolehkan anda melihat banyak, banyak lagi. Contohnya, anda boleh mencuba untuk mengetahui bagaimana genotip itu dikaitkan dengan fenotip atau bagaimana evolusi selari berlaku dalam pelbagai baris.

Tugas pertama adalah "arkib" untuk memahami mekanisme evolusi, tetapi setakat ini tidak banyak genom cichlid telah dibaca. Walau bagaimanapun, perkara utama yang ditemui apabila menganalisis genom ikan di dalam satu tasik adalah kesamaan tinggi DNA dalam spesies ikan luaran yang berlainan. Dalam sejarah evolusi mereka, mereka menyimpulkan begitu baru-baru ini bahawa perbezaan spesies dalam genom tidak mempunyai masa untuk mengumpul dan menstabilkan.Perbezaan besar dalam genom berkaitan dengan urutan peraturan, seperti miRNA, dan bukannya pengekodan protein untuk protein. Ini bermakna penyesuaian pesat adalah disebabkan penalaan haluan peraturan morfogenesis.

Topik kedua adalah mekanisme genetik evolusi selari. Beliau baru-baru ini telah digambarkan dengan indah oleh contoh penampilan salah satu fenotip cichlids – ikan dengan bibir tebal. Marco Colombo dan rakan-rakannya dari University of Basel dan Muzium Sains Asli di Madrid juga mengambil contoh ini. Ciri yang dipilih – bibir tebal – tidak hanya terdapat di cichlids Afrika (dalam kes ini dari Lake Tanganyika), tetapi juga di Amerika Tengah (dari Lake Managua di Nicaragua). Afrika dan Amerika kehilangan kenalan kira-kira 100 juta tahun yang lalu, jadi anda boleh menghapuskan warisan selari sifat dari satu nenek moyang, dan pengagihan rawak pembawa sifat, dan sebaliknya memberi tumpuan kepada evolusi konvergen yang sebenarnya.

Sama seperti luaran luar tipis (di bahagian atas) dan tebal-lipped (turun di bawahcichlids di Lake Managua (Amerika Tengah) dan di Lake Tanganyika (Afrika Timur). Imej dari artikel dalam perbincangan Sains

Seperti yang ternyata, bibir cichlids yang tebal, bersama dengan beberapa tanda luaran lain, muncul sebagai tindak balas kepada peralihan kepada diet tertentu – invertebrata dengan cengkerang keras. Apakah gen yang telah berubah menjadi bibir berisi? Sebagai permulaan data, ahli zoologi telah mengenal pasti semua RNA dalam tisu-tisu bibir ikan dalam cichlids yang tebal dan tipis, dan sebagai hasilnya, mereka telah mengira kira-kira 140 gen yang nipisnya berbeza dari tebal. Kemudian, dari pelbagai calon ini, 6 gen dipilih secara teliti. Ia adalah perlu bahawa gen berfungsi secara fungsional dengan morfogenesis tisu bibir dan bahawa jumlah RNA dalam individu yang tipis dan gemuk berbeza berbeza dengan lebih kuat dan lebih mulia. Lebih-lebih lagi, kami mengambil kira perbezaan dalam tahap ekspresi gen di bibir ikan. Dan tatacara keseluruhan untuk membandingkan fenotip tipis dan lemak yang terselip telah dilakukan untuk kedua Tanganyika dan Managua. Tiga daripada enam gen berada dalam keadaan ini dan dalam satu set lain dan memenuhi parameter yang dipilih. Ini adalah gen yang bertanggungjawab untuk pembentukan tisu penyambung dan adipose longgar. Dan apabila terdapat perbezaan genetik yang sama, penulis secara alami menyimpulkan bahawa penampilan konvergen sifat yang berguna terjadi akibat perubahan dalam gen yang serupa.

Tahap ekspresi gen yang mana perbezaan yang jelas dalam RNA dikesan untuk fenotip tipis dan tebal. Astatotilapia burtoni (AB, fenotip halus); Lobochilotes labiatus (LL, fat-lipped) dari Tanganyika; Amphilophus citrinellus (AC, tipis); Amphilophus labiatus (AL, tebal) – dari Managua; ungkapan gen diperolehi menggunakan PCR masa nyata kuantitatif (*P < 0.05; ***P <0.01). Mengikut keputusan ini, tiga gen dengan peningkatan ungkapan dalam individu yang gemuk telah dipilih: Actb, Cldn7, Copb. Imej dari artikel dalam perbincangan Ekologi Molekul

Rupa-rupanya, tidak ada banyak cara untuk cichlids untuk membentuk sifat khusus, jadi jika ada keperluan untuk itu, maka gen yang sama akan diambil kira. Secara umum, kini terdapat lebih banyak contoh yang menggambarkan prinsip "sifat serupa – gen yang serupa" daripada "ciri serupa – gen yang berbeza". Contoh-contoh prinsip pertama boleh dijumpai dalam nota Gen yang bertanggungjawab untuk evolusi pewarna dalam rama-rama (Elements, 08/31/2011) atau Parallelisms adalah hasil evolusi pesat reseptor deria (Elemen, 09/20/2011). Contoh kedua, apabila satu dan sifat morfologi yang sama dibentuk pada asas-asas genetik yang berbeza, juga terdapat pada "Elemen" (Evolusi selari dikaji secara eksperimental pada bakteria, 01 Februari 2012; Baca gen selaginella – wakil bulan, 13 Mei 2011).Satu mendapat gambaran bahawa prinsip pertama adalah lebih kerap dilaksanakan dalam kumpulan taksonomi kecil, kedua – dalam organisma yang jauh di atas pokok evolusi, dan juga di dalam bakteria.

Sumber:
1) M. Emilia Santos dan Walter Salzburger. Bagaimana Cichlids Diversify // Sains. V. 338. P. 619-621.
2) Marco Colombo, Eveline T. Diepeveen, Moritz Muschick, M. Santos, Adrian Indermaur, Nicolas Boileau, Marta Barluenga, Walter Salzburger. Fenotip tebal dalam ikan cichlid // Ekologi Molekul. Artikel yang pertama diterbitkan dalam talian 11 Oktober 2012.
3) C.E. Wagner, L.J. Harmon, O. Seehausen. Peluang ekologi dan pemilihan seks bersama-sama meramalkan radiasi penyesuaian // Alam. V. 487. P. 366.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: