• Saturday July 20,2019

Echolocation u šišmiša i kitovi na temelju istih promjena na isti gen

Anonim

Milijuni godina prije nego što su ljudi izumili sonar, šišmiši i zupčasti kitovi su svladali biološku verziju istog trikova - echolocation. Vremenom odzvanja njihovih poziva, jedna grupa bez napora leti kroz najmračnije nebo, a druga pliva kroz najkrvavije vode. To je dovoljno nevjerojatno da bi dvije takve različite skupine sisavaca trebale razviti isti trik, ali ta sličnost nije samo duboka koža.

Echolocation sposobnosti šišmiši i kitovi, iako različiti u svojim detaljima, oslanjaju se na iste promjene na isti gen - Prestin . Ove promjene su proizveli takve slične bjelančevine da bi, ako biste nacrtali obiteljsko stablo na osnovi njihovih aminokiselinskih sekvenci, šišmiši i zupčasti kitovi završili bi u istoj čvrstoj grupi, isključujući druge šišmiše i kitove koji ne upotrebljavaju sonar.

Ovo je jedan od najdramatičnijih primjera "konvergentne evolucije", gdje su različite skupine živih bića samostalno razvile slična ponašanja ili dijelove tijela kao odgovor na slične evolucijske pritiske.

To je jedan od sve većeg broja studija koji su pokazali da konvergencija na površini - kao što je otrov, inteligentna ili bez emajla - snosi dublju genetsku sličnost. Ali ovo je otkriće posebno ukusno ironično. Napravili su ga dvije skupine znanstvenika, koji su samostalno stigli na isti rezultat. Prvi autori imaju i gotovo identična imena. To su ljudi koji ozbiljno shvaćaju konvergencije!

Yang Liu sa Sveučilišta Normalna Istoka Kina ranije je pokazao da ekoolokirajući šišmiši dijele vrlo slične verzije Prestina, čak i vrsta koje su bile samo udaljeno povezane. Ovaj put je sekvencirao gen u još više šišmiša, kao i širok raspon kitova. To su bile zupčaste vrste (dupini, pepeljari, orke i kitovi spermija) koji koriste sonar i baleenske vrste koje ne sadrže.

Na temelju DNA sekvenci ovih verzija Prestina, Liu je nacrtala obiteljsko stablo sisavaca ('filogenija'). Izgledalo je slično onome što biste očekivali, s kitovima i palicama grupiranim u zasebnim obiteljskim skupinama. Ali pretvorite sekvence u aminokiseline i slika se dramatično mijenja. Odjednom, obiteljsko stablo postaje potpuno pogrešno. Echolocating sisavci, bilo da su šišmiši ili kitovi, ujedinjeni su kao bliski srodnici, isključujući svoje pravedno evolucijske rodove.

Ying Li (vidi što mislim?) Sa Sveučilišta u Michiganu pronašao je sličan rezultat. Sekvencirala je Prestin geni u dobrom dupinu i uspoređivala ga s sekvencama drugih sisavaca. Ponovno je otkrila da Prestinove sekvence postavljaju dupina kao bliske rođake echolocating šišmiša, a ne vrste koje su zapravo usko povezane, kao što su krave.

U početku bi bilo čudno vidjeti takvu snažnu konvergenciju na genetskoj razini. Uostalom, šišmiši i zupčasti kitovi echolocate vrlo različito. Šišmiši stvaraju pulsne sonare pomoću glasovnog kutija dok kitovi prolaze kroz njihove nosne kosti. Šišmiši šalju svoje pozive kroz zrak i kitovi šalju kroz vodu. Jedan gen nije mogao imati razlike u proizvodnji.

Umjesto toga, Prestinova uloga je u otkrivanju odbijanja odjeka. Aktivirano je u "vanjskim stanicama kose" uha, što dopušta sisavcima da čuju visoke frekvencije. U ekolokacijskim vrstama, te stanice su kraće i strože od normalne, čineći ih izvrsno osjetljivim na ultrazvučne frekvencije korištene u echolocationu. Li smatra da su promjene Prestina mogle pomoći u prilagodbi vanjskih stanica dlake echolocatora na visoki zvukovi.

Liu je upotrijebio svoje sekvence kako bi rekonstruirao ono što bi Prestin izgledao kao predak svih šišmiša i predak svih kitova. U usporedbi s tim izvornim verzijama, echolocating vrste su prikupile isti skup od 14 promjena aminokiselina, bez obzira imaju li krila ili peraje. Čini se da postoji samo nekoliko načina, ako ne samo jedan, da sisavci čuju ultrazvučne zvukove potrebne za biološku sonu.

Upravo ono što su ove promjene aminokiselina učinile Prestinskom proteinu, i kako su dovele do evolucije echolocationa, još je jednom tajna. Također će biti zanimljivo vidjeti jesu li ove promjene počele srušiti u Prestinu drugih životinja s lošijim oblicima sonara, poput uljnih kopita, swiftleta, shrews i tenrecs.

Reference:

Liu i sur. Konvergentna evolucija sekvence između echolocating šišmiša i dupina. Sadašnja biologija u tisku.

Li et al. Hearing Gene Prestin ujedinjuje Echolocating šišmiši i kitovi. Sadašnja biologija u tisku.

Više o konvergentnoj evoluciji:

  • Tri pustinjska guštera razvijaju bijele kože kroz različite mutacije istog gena
  • Slonovi i ljudi razvili su slična rješenja za probleme koji pogađaju plin
  • Na isti način razvili su otrovne bjelančevine
  • Propadanje gena koji stvara cakline vezan za evolucijski gubitak emajla


Zanimljivi Članci

Donatorske srce udaranje

Donatorske srce udaranje

Donirska nabava srca za transplantaciju srca Shutterstock 1968. godine trinaest muškaraca okupilo se na Medicinskom fakultetu u Harvardu kako bi praktički poništio 5.000 godina proučavanja smrti. U tromjesečnom razdoblju, odbor Harvarda (puni naziv: Ad Hoc Odbor Harvard Medical School za ispitivanje definicije smrti mozga) izradio je jednostavan skup kriterija koji danas dopuštaju liječnicima da proglase mrtvu osobu u manje vremena nego što je potrebno da biste dobili pristojan ispit oka. Korist

Potaknuti raznolikost baze podataka, 23andMe nudi besplatno testiranje genoma na 10.000 afričkih Amerikanaca

Potaknuti raznolikost baze podataka, 23andMe nudi besplatno testiranje genoma na 10.000 afričkih Amerikanaca

Kad ljudi govore o tome kako testiranje genetike postavlja put za personaliziranu medicinu, postoji podtekst koji nije uvijek jasno: to je personalizirana medicina za sjeverne Europe i njihove potomke. Ne-bijelci su iznimno slabije zastupljeni u većini kolekcija genoma, što znači da ako ste azijski ili afrički, teško je reći što genetske predispozicije možda imate u određenim bolestima ili kako ćete reagirati na lijekove koji ciljaju određene oblika enzima, na primjer. To takođe

Što jesti kako bi izbjegli dah češnjaka.

Što jesti kako bi izbjegli dah češnjaka.

Češnjak! Tako ukusna, ali tako smrdljiva. Ako bi bilo samo hrane, možete jesti nakon češnjaka kako biste ugasili smrad. Pa, prema ovoj studiji postoje. Ti su znanstvenici najprije razvili automatiziranu metodu za otkrivanje češnjaka, a zatim je upotrijebio to da "udahnu" dah sudionika nakon jedenja češnjaka, nakon čega slijedi raznovrsna hrana. Rezultat

Miješanje Magma u trenutačnoj erupciji El Hierro

Miješanje Magma u trenutačnoj erupciji El Hierro

Pauza je gotova! Prvo ažuriranje gleda na nastavak aktivnosti na El Hierro na Kanarskim otocima nastavlja. "Jacuzzisi" ustrajati na jugu otoka (vidi dolje) s nekim pokazateljima da bi mogli biti bliže obali nego prije - međutim, oni još uvijek ne izgledaju kao da su u vodi dovoljno plitke ili dovoljno žustro da aktivnost bude Surtseyan u prirodi. Mno

Vaš tjedni attenborough: Euptychia attenboroughi

Vaš tjedni attenborough: Euptychia attenboroughi

Mala, uočena i dunja bljesak krila u Amazonu suncu. Ogrlica u otajstvu do 2015 Euptychia attenboroughi ne znači da se vidi. Otrgnuta od tangles džungle podgrowth na pločastu pločicu, lepidopterističku zakletvu. Attironboroughov crnokil satir, Bog šuma, leptir, to zapravo nije važno. Crne točke izazivaju strah kada je opasnost blizu ili samo sijati zbunjenost, to nije sasvim jasno. Njegov

Alzheimerova bolest uključuje prion poput širenja oštećenih proteina

Alzheimerova bolest uključuje prion poput širenja oštećenih proteina

Prioni su zlikovci dostojni bilo kakve stripove. Oni su zarazni štetni proteini koji mogu pretvoriti svoje normalne vršnjake u njihove vlastite iskrivljene slike s dodir. Kako brojevi rastu, okupljaju se u velikim skupinama i uništavaju tkivo mozga. Oni uzrokuju bolesti poput ludog krave, Creutzfeld-Jacobova bolest (CJD) i scrapie. I