나비와 나방의 게놈은 2억 5천만년의 진화에도 불구하고 거의 변하지 않았습 니다

이러한 종류의 가장 광범위한 분석은 나비와 나방의 염색체가 2억 5천만년 전 마지막 공통 조상 이후 어떻게 크게 변하지 않았는지 보여줍니다. 이러한 안정성은 오늘날 전 세계적으로 160,000종이 넘는 날개 패턴, 크기 및 애벌레 형태에서 볼 수 있는 놀라운 다양성에도 불구하고 존재합니다.

Wellcome Sanger Institute의 연구원과 에딘버러 대학교의 공동 연구자들은 나비와 나방의 200개 이상의 고품질 염색체 수준 게놈을 분석하고 비교하여 진화 역사를 더 잘 이해했습니다.

그들은 또한 두 개의 염색체가 합쳐지는 염색체 융합과 염색체가 분할되는 핵분열을 포함하여 이러한 유전적 규범을 깨고 유전적 재배열을 겪은 희귀종 그룹을 발견했습니다.

이번 연구 결과는 오늘(2월 21일)에 발표되었습니다. 자연생태학과 진화, 생태학적으로 중요한 곤충의 게놈 진화를 지배하는 엄격한 제약을 밝혀줍니다. 또한 특정 종이 진화의 규칙을 무시할 수 있게 한 요인에 대한 통찰력을 제공합니다. 목표 전략을 안내하고, 생태계 건강을 모니터링하고, 기후 변화에 적응하고, 유전 정보를 더 광범위한 보존 계획에 통합함으로써 보존 노력에 대한 정보를 제공하고 향상시킬 수 있는 이러한 통찰력입니다.

이 작품은 다윈 생명의 나무 프로젝트(Darwin Tree of Life Project)의 일부입니다.¹영국과 아일랜드에 있는 모든 70,000종의 서열을 분석하는 것을 목표로 하며, 지구상에 명명된 160만 종의 모든 종의 서열을 분석하는 대규모 지구 바이오게놈 프로젝트(Earth BioGenome Project)에 기여합니다.².

이 연구는 시간이 지남에 따라 염색체 변화가 생물 다양성을 어떻게 형성하는지에 대한 더 광범위한 질문을 제기합니다. 연구자들은 새로 출시된 프로젝트 프시케(Project Psyche)의 일환으로 유럽 나비와 나방 11,000종 전체의 서열을 밝히기 위한 집중적인 노력을 계속할 것입니다.^삼.

총칭하여 나비목(Lepidoptera)이라고 불리는 나비와 나방은 설명된 모든 동물 종의 10%를 차지하며 많은 생태계에서 매우 중요한 수분 매개자이자 초식 동물입니다.

이 새로운 연구에서 Wellcome Sanger Institute의 연구원과 협력자들은 매우 다양한 그룹의 염색체 진화를 주도하는 과정을 이해하기 시작했습니다.

그들은 선구적인 17세기 곤충학자 마리아 시빌라 메리안(Maria Sibylla Merian)의 이름을 따서 “메리안 요소”라고 명명된 32개의 조상 염색체 구성 요소를 확인했습니다. 이 요소는 2억 5천만 년 전 마지막 공통 조상 이후 대부분의 나비와 나방 종에서 그대로 유지되었습니다.

오늘날 대부분의 종에서 볼 수 있는 31개의 염색체로 이어진 두 염색체 사이의 단일 고대 융합 사건을 제외하고⁴, 대부분의 현재 종의 염색체는 이러한 조상 Merian 요소에 직접적으로 해당합니다. 연구팀은 염색체가 믿을 수 없을 정도로 안정적일 뿐만 아니라 그 안에 있는 유전자의 순서도 안정적이라는 사실을 발견했습니다.

연구팀은 주로 작은 상염색체의 융합과 관련된 사소한 변화가 있는 일부 종을 발견했습니다.⁵ 그리고 성염색체. 이는 진화 변화의 동인으로서 염색체 길이의 역할을 강조합니다.

그러나 연구자들은 푸른나비와 같은 희귀한 종의 하위 집합을 발견했습니다. 리산드라 — 그리고 배추흰나비를 포함하는 그룹 — 피에리스 – 이러한 게놈 구조 제약을 무시했습니다. 이들 그룹은 염색체 파손, 핵분열과 융합을 통한 대규모 재편성을 포함한 광범위한 염색체 재편성을 겪었습니다.

이 연구는 이러한 곤충 내에서 유전적 다양성을 가져오는 요인에 대한 이해를 높입니다. 이는 기후 변화와 관련된 독특한 문제와 환경 변화에 직면한 특정 종을 보호하고 보존하려는 노력의 지침이 될 수 있습니다.

이번 연구의 제1저자인 Wellcome Sanger Institute의 Charlotte Wright는 다음과 같이 말했습니다. “현재 살고 있는 대부분의 나비와 나방의 염색체는 2억 5천만년 전에 존재했던 32개의 조상 Merian 요소로 직접 추적될 수 있습니다. “

이번 연구의 수석 저자이자 Wellcome Sanger Institute의 생명 나무 프로그램 책임자인 Mark Blaxter 교수는 다음과 같이 말했습니다. 고품질의 공개적으로 이용 가능한 게놈 어셈블리를 생성하는 생명 프로젝트. 우리는 대륙 전역의 협력자들과 함께 유럽의 모든 11,000종의 나비와 나방 종의 서열을 파악하는 것을 목표로 하는 프로젝트 프시케(Project Psyche)에서 이러한 노력을 증폭시키고 있습니다. 다양한 생태계의 필수 수분 매개자, 초식 동물 및 식량 공급원으로서 , 생태계 건강에 대한 강력한 지표일 뿐만 아니라 프로젝트 프시케(Project Psyche)를 통한 나비와 나방 생물학에 대한 더 깊은 이해는 생물 다양성 보존을 위한 적응 및 종분화에 대한 향후 연구에 정보를 제공할 것입니다.”

노트:

1. 이 연구는 영국과 아일랜드에 있는 70,000종의 진핵생물의 게놈 서열을 밝히는 것을 목표로 하는 다윈 생명의 나무(Darwin Tree of Life) 프로젝트의 일부입니다. 생물학, 보존 및 생명공학 분야의 방식을 변화시키는 것은 생물다양성, 유전체학, 분석 파트너 간의 협력입니다.
2. 지구 바이오게놈 프로젝트(Earth BioGenome Project)는 궁극적으로 지구상에 명명된 160만 종의 모든 종의 서열을 파악하고 생물 다양성 보존을 위한 솔루션을 추진하는 것을 목표로 하는 글로벌 이니셔티브 및 기관 네트워크입니다.
3. 프로젝트 프시케(Project Psyche)는 유럽 나비목(Lepidopteran) 11,000종 전체의 게놈 서열을 분석하여 혁신을 보존하고 보호하며 추진하는 데 도움을 줄 것입니다.
4. 이것은 나비와 나방에 대해 설명된 모든 종의 98% 이상을 포함하는 가장 다양한 나비목 그룹인 디트리시아(Ditrysia)로 이어지는 진화 계통에서 일어났습니다.
5. 상염색체는 곤충의 성별을 결정하는 것과는 달리 색상 및 날개 패턴과 같은 특성에 영향을 미치는 유전 정보를 전달하는 비성 염색체입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/02/240221160507.htm