Целаканта не называют «живым ископаемым» ни для чего. 90-килограммовая рыба 2 метра длиной, как думали, вымерла 70 миллионов лет назад — пока рыбак не поймал тот в 1938 — и животное много походит на своих предков окаменелости, датирующихся 300 миллионов лет. Теперь, первый анализ генома целаканта показывает, почему рыба, возможно, изменилась так мало по возрастам. Это также может помочь объяснить, как рыба как он перешла на землю давно.
«Я очень взволнован об этой бумаге, потому что целаканты являются животными, о которых мы действительно хотим знать больше», говорит За Ahlberg, палеонтолога в Уппсальском университете в Швеции, не связанного с исследованием.Для упорядочивания целаканта (Latimeria chalumnae) геном ученые потребовали свежей ткани и крови. Это не легкая задача: Эти рыбы живут в глубоководных полостях и чрезвычайно редки. Только 309 были определены за прошлые 75 лет от восточного побережья Африки к югу от Сахары и Индонезии.
Кроме того, пойманные целаканты немедленно умирают из-за изменения в давлении и температуре, и под горячим тропическим солнцем, их ДНК быстро ухудшается.Один из 91 члена бригады генома целаканта, биолога клетки Розмари Доррингтон из Родосского университета в Грехэмстауне, Южная Африка, показал рыбакам на архипелаге Коморские острова от побережья Южной Африки, как собрать ткань целаканта в случае, если они случайно поймали тот снова. Она раздала комплекты включая скальпели и стеклянные пузырьки, заполненные раствором сохранить генофонд в течение нескольких дней, пока он не мог быть отправлен в лабораторию и охлажден.
Dorrington помог убедить рыбаков, что проект генома стоил их усилия. «Для этих рыбаков окаменелости и развитие не имеют значения», говорит она, «но они понимают, что это существо делает мир более богатым местом». Ее усилия заплатились: Рыбаки собрали образцы для проекта в 2003. Последовательный геном не начинался до 2011, однако, когда у исследовательской группы были фонды и технологическая энергия сделать это.Потребовалось приблизительно 6 месяцев для упорядочивания генома целаканта в Широком Институте в Кембридже, Массачусетс, и год для анализа данных.
Победите автора Криса Амемию, эволюционного биолога в университете Вашингтона, Сиэтла, и его коллеги посмотрели на гены, закодировавшие несколько сотен протеинов. Тогда они вычислили число предполагаемых изменений, произошедших в генах за время, так как целакант отклонился от других позвоночных животных на родословной животных. Наконец, они сравнили те данные с соответствующими показателями генетического изменения в различных млекопитающих, ящерицах, птицах и рыбе.Гены целаканта изменились при «заметно» более медленном уровне, чем те от других животных, говорит Амемия.
Гены ящериц и млекопитающих развились по крайней мере вдвое более быстро, чем те из целаканта, бригада сообщает онлайн сегодня по своей природе. Это могло объяснить, Амемия говорит, почему рыба изменилась так мало за 300 миллионов лет.Геном целаканта также обеспечил возможность исследовать, как рыба, возможно, сначала адаптировалась к жизни на земле. Окаменелости потухшей рыбы с соединенным, пухлым, или «шли тяжело», плавники предполагают, что их плавники развились в конечности у наследственного позвоночного животного, сползавшего на землю миллионы лет назад.
Однако мало известно об основных генетических изменениях, которые сделали бы этот переход плавника к конечности возможным. Поскольку целаканты являются одним из единственных происхождений рыбы с плавниками лепестка, живой сегодня, их геном предлагает шанс исследовать этот вопрос.
Авторы определили местонахождение фрагмента ДНК в геноме целаканта, также найденном у позвоночных животных земли, но не у рыбы без высоко подброшенных плавников, таких как тунец, тилапия и акулы. Поскольку исследователи не могут изучить живых целакантов в лаборатории, они вставили фрагмент в эмбрион мыши для изучения то, что это делает. Фрагмент активизировал сеть генов, формирующую кости в запястьях, лодыжках, пальцах и пальцах ног.
Несмотря на то, что еще не ясно, что функция фрагмента ДНК в целакантах, авторы предполагают, что это было ключевым для формирования хвостов конечностей, помогших подобному рыбе животному сползать из воды.Палеонтологи посмотрели на рыбу окаменелости, чтобы восстановить, как высоко подброшенные плавники, преобразованные в конечности и, обнаружили основные кости запястья у потухшей рыбы с плавниками лепестка. Теперь они могут добавить доказательства ДНК к сценарию, говорит Альберг.
Медленный уровень, при котором генное изменение рыбы демонстрирует, что некоторые животные развиваются более постепенно, чем другие. Целакант выглядит примитивным, но взглядов трудно определить количество, тогда как последовательности ДНК не, говорит Альберг. «Факт, что их протеины развиваются медленно, подчеркивает, что существует реальное явление, продолжающееся здесь».