Wissenschaftler verfolgen die Genome von Seedrachen und Seenadeln | Genetik

Ein Forscherteam aus Deutschland, China, Singapur, Belgien und Japan untersuchte die männlichen und weiblichen Genome der gemeiner Seeigel (Phyllopteryx taeniolatus) und das Alligatorrohr (Syngnathoides biaculeatus).

Hauptmerkmale des gemeinsamen Seedrachen (Phyllopteryx taeniolatus) und der Alligator-Tintenfisch (Syngnathoides biaculeatus) und ihre phylogenetischen Positionen: (A) der gemeine Seedrache hat einen drachenförmigen Körper mit ganz besonderen blattartigen Fortsätzen und einer langen röhrenförmigen Schnauze ohne Zähne; gemeine männliche Wurzel brütet Eier in einer Brüterei am Schwanzansatz aus; (B) ein männlicher Alligator-Tintenfisch, der Eier zeigt, die in einer Brüterei am unteren Ende des Stiels ausgebrütet wurden; (C) phylogenetischer Baum von 19 Rochenflossenfischen. Bildquelle: Qu et al., doi: 10.1126 / sciadv.abg5196.

„Seadragons gehören zur Familie der Syngnathidae, zu der auch die eher abgeleiteten Seepferdchen und Seenadeln gehören“, sagt der Konstanzer Evolutionsbiologe Axel Meyer und seine Kollegen.

„Sie sind faszinierende Tiere wegen ihres drachenförmigen Körpers mit besonderen blattartigen Fortsätzen und spektakulärer Farbe.“

‚Sie gelten als ‚Meister der Tarnung‘, da sie Raubtiere täuschen können, indem sie ihr Farbmuster so ändern, dass sie aussehen und sich mit Seetang und anderen Algen mischen.

„Wie andere Syngnaten haben Seedrachen spezielle morphologische Merkmale wie ein röhrenförmiges zahnloses Maul, das Fehlen von Beckenflossen und Schuppen, eine knöcherne Rüstung, die den Körper bedeckt, und eine ‚männliche Schwangerschaft‘.“

„Männer aller singenden Naturen schlüpfen die befruchteten Eier in einem speziellen Brutbereich und bei modernen Nachkommen sogar in geschlossenen Brutkästen, was sie zu hervorragenden Beispielen für die Umkehrung der Geschlechtsrolle macht.“

Um die molekularen Grundlagen der evolutionären Neuheiten von Zederndrachen zu verstehen, generierten und analysierten die Forscher hochwertige genomische Zusammensetzungen auf Chromosomenebene von männlichen und weiblichen Individuen des Gemeinen Cadragons, einer ungewöhnlichen Fischart, die auch als Weidedragon bekannt ist.

„Wir haben gezeigt, dass eine Reihe von Genen für eine evolutionäre Neuheit verantwortlich sind, die blattähnlichen Anhängsel, die normalerweise die Entwicklung der Flosse steuern“, sagten sie.

„Die Blattanhängsel der Meerestiere sind daher stark veränderliche Fensterstrahlen.“

Die Genomanalyse zeigt, dass den Mitgliedern der Seepferdchenfamilie mehrere Gene fehlen, die zur Zahnentwicklung bei anderen Fischen wie auch beim Menschen beitragen.

„Wir haben die Hypothese über das entsprechende scpp5-Gen getestet, indem wir dieses Gen im Zebrafisch, einem gut erforschten Modellorganismus mit Rachenzähnen, abgeschaltet haben“, so die Wissenschaftler.

„Wie erwartet zeigen die mutierten Fische reduzierte Zähne. So wurde die Funktion des fehlenden Gens, das für den Zahnverlust verantwortlich ist, in molekularbiologischen CRISPR-Cas-Experimenten nachgewiesen. ”

„Wir haben auch festgestellt, dass die molekulare Grundlage für die Geschlechtsbestimmung bei Samendrachen im Müllerschen Hormon liegt, wie es bereits für Seepferdchen dokumentiert wurde“, fügten sie hinzu.

In derselben Studie generierten die Autoren eine Chromosomen-Genom-Zusammensetzung für den Alligator-Tintenfisch, die eng verwandte Art des Gemeinen Seedrachens.

Sie Ergebnisse erscheint im Journal Wissenschaftlicher Fortschritt.

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Meng Qu et al. 2021. Die Genomanalyse von Seadragon bietet Einblicke in den Phänotyp und den Ort der Geschlechtsbestimmung. Wissenschaftlicher Fortschritt 7 (34): eabg5196; doi: 10.1126 / sciadv.abg5196