산호가 일생 동안 얻은 돌연변이를 자손에게 전달 - Sciencetimes

한 세기에 걸친 진화론적 통념에 도전하는 발견에서 산호는 체세포 돌연변이(비생식 세포에서 발생하는 DNA 서열의 변화)를 자손에게 전달하는 것으로 나타났습니다. 펜실베니아 주립 생물학자들이 이끄는 국제 과학자 팀의 이번 발견은 진화적 적응의 원료가 되는 유전적 다양성의 생성을 위한 잠재적인 새로운 경로를 보여주고 있으며 멸종 위기에 처한 산호가 빠르게 변화하는 환경에 적응하도록 하는 데 필수적일 수 있습니다. 정황.

펜실베니아 주립대의 생물학 교수이자 연구팀의 리더인 일리아나 바움(Iliana Baums)은 “성장률과 같은 형질이 진화하기 위해서는 그 형질의 유전적 기초가 대대로 이어져야 한다”고 말했다. “대부분의 동물에게 새로운 유전적 돌연변이는 생식계열이나 생식 세포, 예를 들어 난자 또는 정자 세포에서 발생하는 경우에만 진화적 변화에 기여할 수 있습니다. 신체의 나머지 부분, 체세포에서 발생하는 돌연변이는 산호는 자손에게 전달되지 않기 때문에 진화적으로 관련이 없는 것으로 생각됩니다. 그러나 산호는 이 진화 규칙을 깨도록 허용하는 것으로 보이는 이 장벽을 우회하는 방법이 있는 것으로 보입니다.”

다윈 시대 이후로 진화에 대한 우리의 이해는 더욱 상세해졌습니다. 우리는 이제 유기체의 특성이 DNA의 서열에 의해 크게 결정된다는 것을 알고 있습니다. 개체군 내의 개체는 DNA 서열이 다양하며, 이러한 유전적 변이는 개체에게 번식 이점을 줄 수 있는 신체 크기와 같은 특성의 변이를 유발할 수 있습니다. 개인에게 그러한 번식 이점을 제공하는 새로운 유전적 돌연변이는 거의 발생하지 않으며 진화는 개인이 그 변화를 자손에게 전달할 수 있는 경우에만 더 진행될 수 있습니다. 이것이 핵심입니다.

“대부분의 동물에서 생식 세포는 발달 초기에 체세포에서 분리됩니다.”라고 Penn State의 대학원생이자 이 연구의 공동 저자인 Kate Vasquez Kuntz가 말했습니다. “따라서 생식 세포에서 발생하는 유전적 돌연변이만이 종의 진화에 기여할 가능성이 있습니다. 특정 세포 세트에서 희귀 돌연변이를 기다리는 이 느린 과정은 기후 변화의 급속한 특성을 고려할 때 특히 문제가 될 수 있습니다. 그러나 , 산호와 같은 일부 유기체의 경우 다른 모든 세포에서 생식 세포의 분리가 발달 후반에 발생하거나 전혀 발생하지 않을 수 있으므로 유전적 돌연변이가 부모의 몸에서 자손에게 전달되는 경로를 허용합니다. 이것은 유전적 변이를 증가시킬 것입니다 그리고 잠재적으로 유리한 돌연변이에 대한 ‘사전 스크리닝’ 시스템의 역할도 할 수 있습니다.”

산호는 난자와 정자 세포를 생산하여 무성 생식(출아 및 군체 분열을 통해)과 유성 생식을 할 수 있습니다. 산란 이벤트에서 알과 정자 세포를 물에 방송하는 여기에서 연구된 Elkhorn 산호의 경우 한 산호 군체의 알은 일반적으로 이웃 군체의 정자에 의해 수정됩니다. 그러나 연구팀은 일부 Elkhorn 산호 알이 두 번째 산호가 관여하지 않고 생존 가능한 자손으로 발달한다는 것을 발견했습니다. 이는 일종의 편부모 유성 생식입니다.

공동 주저자인 Sheila Kitchen은 “이 한 부모 생식을 통해 우리는 부모 산호로부터 잠재적인 체세포 돌연변이를 보다 쉽게 ​​검색하고 자손에서 발생할 수 있는 유전적 가능성의 총 수를 단순화하여 자손으로 추적할 수 있었습니다”라고 말했습니다. 펜실베이니아 주립대의 박사후 연구원이자 캘리포니아 공과대학의 공동 주저자입니다.

연구팀은 샘플 간의 DNA 차이를 조사하기 위해 마이크로어레이(microarray)라는 고해상도 분자 도구를 사용하여 한부모 자손을 낳은 대형 Elkhorn 산호 군체의 10개 위치에서 샘플과 5개의 인접 군체 샘플을 유전자형으로 분석했습니다. 거의 20,000개의 유전자 위치에서. 결과는 6개의 분리된 산호 군집이 모두 동일한 원래 산호 유전자형(“유전자”로 알려짐)에 속한다는 것을 보여주었습니다. 이는 본질적으로 이들이 무성 생식 및 군체 단편화를 통해 단일 원본 군체에서 파생된 클론임을 의미합니다. 따라서 이 산호에서 발견된 모든 유전적 변이는 체세포 돌연변이의 결과였을 것입니다. 팀은 샘플에서 총 268개의 체세포 돌연변이를 발견했으며 각 산호 샘플에는 2~149개의 체세포 돌연변이가 있습니다.

그런 다음 팀은 부모 Elkhorn 산호 식민지에서 한 부모 자손을 조사한 결과 체세포 돌연변이의 50%가 유전되었음을 발견했습니다. 체세포 돌연변이가 산호의 생식계열 세포로 어떻게 들어가는지에 대한 정확한 메커니즘은 아직 알려져 있지 않지만 연구자들은 산호의 신체와 생식계열 세포 사이의 분리가 불완전할 수 있고 일부 신체 세포가 생식 세포를 형성하는 능력을 유지할 수 있다고 생각합니다 , 체세포 돌연변이가 자손에게 전달되도록 합니다. 그들은 또한 두 부모 산호초의 교미에서 일부 자손에서 체세포 돌연변이의 유전에 대한 증거를 발견했지만 이를 확인하기 위해서는 추가 연구가 필요할 것입니다.

Baums는 “산호는 유전적으로 동일한 폴립의 군체로 자라기 때문에 하나의 산호 폴립에서 발생하는 체세포 돌연변이가 환경에 노출될 수 있고 반드시 전체 군체에 영향을 미치지 않으면서 그 유용성을 검사할 수 있습니다.”라고 말했습니다. “따라서 잠재적으로 해로운 돌연변이를 가진 세포는 죽을 수 있고 잠재적으로 유리한 돌연변이를 가진 세포는 산호 식민지가 계속 성장함에 따라 번성하고 퍼질 수 있습니다. 이러한 돌연변이가 우리가 지금 입증한 것처럼 자손에게 전달될 수 있다면 그것은 의미합니다. 산호에는 기후 변화에 대한 적응을 가속화할 수 있는 추가 도구가 있습니다.”

스토리 출처:

재료 에 의해 제공 펜 스테이트. 원본은 Sam Sholtis가 작성했습니다. 참고: 콘텐츠는 스타일과 길이에 따라 편집될 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/08/220831152728.htm