Snímek z rastrovací elektronové mikroskopie Kamptozoa, malého vodního bezobratlých. Kredit: Dr. Natalia Shunatova. Kredit: Dr. Natalia Shunatova
Výzkum naznačuje, že Kamptozoa a Bryozoa phyla se rozštěpí dříve, než se dříve myslelo.
Kamptozoa a Bryozoa jsou dva kmeny malých vodních bezobratlých. Jsou příbuzní hlemýžďům a mlžům (měkkýšům), štětinovým červům, žížalám a pijavicím (annelids), jakož i stuhovým červům (nemertea). Evoluční biologové byli dlouho zmateni svým přesným místem na stromě života a tím, jak úzce jsou s nimi tyto další druhy spojeny. Předchozí výzkumy pravidelně posouvaly jejich místo.
Kromě toho, navzdory skutečnosti, že Kamptozoa a Bryozoa byly kdysi považovány za součást jedné skupiny, byly později odděleny kvůli svému vzhledu a anatomii. Nyní výzkumníci z Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), ve spolupráci s kolegy z Petrohradské univerzity a Tsukubaské univerzity prokázali, že tyto dva kmeny se oddělily od měkkýšů a červů dříve, než naznačovaly předchozí studie, a tak ve skutečnosti tvoří odlišnou skupinu. Tento objev byl možný díky použití nejmodernější technologie sekvenování a výkonné výpočetní analýzy.
"Ukázali jsme, že použitím vysoce kvalitních transkriptomických dat můžeme odpovědět na dlouhodobou otázku tím nejlepším z našich současných technik," řekl Dr. Konstantin Khalturin, vědecký pracovník oddělení námořní genomiky OIST a první autor publikovaného článku. v Vědecké zálohy.
Dr. Konstantin Khalturin a profesor Nori Satoh jsou dva výzkumníci zapojení do této studie. Kredit: OIST
Genom je úplný soubor genetické informace nacházející se v každé buňce. Dělí se na geny. Tyto geny se skládají z DNA párů bází a každý gen obsahuje instrukce potřebné k vytvoření proteinu a vede tak ke správné péči a údržbě buňky. Aby byly instrukce provedeny, musí být DNA nejprve přepsána RNA. Výsledkem je transkriptom, jako odraz genomu, ale zapsaný spíše v párech bází RNA než v DNA.
Tato genetická informace se u jednotlivých druhů liší. Ti, kteří jsou blízcí příbuzní, mají velmi podobnou genetickou informaci, zatímco větší evoluční vzdálenost má za následek více genetických rozdílů. Použitím těchto dat výzkumníci zlepšili naše znalosti o evoluci zvířat, ale některé otázky jsou stále obtížné zodpovědět.
Vzhledem k tomu, že Kamptozoa a Bryozoa jsou blízce příbuzní měkkýšům, kroužkovcům a nemertea, malé chyby v souboru dat nebo chybějící data mohou vést k nesprávnému umístění na evoluční strom. Navíc při sběru těchto drobných zvířat je snadné zachytit další organismy, jako jsou řasy, které kontaminují vzorek. Dr. Khalturin zdůraznil, že byli opatrní, aby se vyhnuli kontaminaci, a později provedl screening jejich datového souboru na RNA řas a malých zvířat, aby odstranili vše, co z nich mohlo pocházet.
V této nové studii byly odhaleny evoluční vztahy kamptozoí a mechorostů a jejich místo na stromě života. Studie zjistila, že se oddělili od měkkýšů a červů dříve, než se očekávalo, a že jsou součástí odlišné skupiny zvané Polyzo. Kredit: OIST
Celkově výzkumníci sekvenovali transkriptom čtyř druhů Kamptozoa a dvou druhů Bryozoa, ale na mnohem vyšší úroveň kvality, než bylo dosaženo dříve. Zatímco minulé soubory dat měly úplnost 20–60 %, v této studii byla úplnost transkriptomu více než 96 %.
Pomocí těchto transkriptomů předpověděli proteiny a porovnali je s podobnými údaji o 31 dalších druzích, z nichž některé byly blízce příbuzné s Kamptozoa a Bryozoa, jako jsou škeble a štětinatci, a jiné, které byly vzdálenější, jako jsou žáby, hvězdice, hmyz. a medúzy. Vysoce kvalitní datové soubory znamenaly, že mohly porovnávat mnoho různých genů a proteinů současně. Dr. Khalturin připsal silné výpočetní schopnosti, ke kterým měli výzkumníci přístup na OIST.
"Naším hlavním zjištěním je, že tyto dvě kmeny patří k sobě," řekl Dr. Khalturin. "Tento výsledek byl původně navržen v 19. století biology, kteří seskupovali zvířata podle toho, jak vypadala."
Zatímco Dr. Khalturin uvedl, že tato otázka byla nyní zodpovězena nejlepší dostupnou schopností, zdůraznil také, že soubor dat může odpovědět na další základní evoluční otázky – jako je přesnější umístění měkkýšů a kroužkovců na stromě života a jak život diverzifikované.
Odkaz: „Polyzoa je zpět: Vliv kompletních genových sad na umístění Ectoprocta a Entoproc“ od Konstantina Khalturina, Natalie Shunatové, Sergeje Ščenkova, Yasunori Sasakura, Mayumi Kawamitsu a Noriyuki Satoh, 1. července 2022, Vědecké zálohy.
DOI: 10.1126/sciadv.abo4400
