완보동물에 대한 최근 연구에서는 환경 적응에 대한 이전 가정에 도전하고 무수병증 처리 능력에 있어 독립적인 진화 사건을 지적하면서 극도의 유연성을 지닌 복잡한 유전적 기반이 밝혀졌습니다.

완보동물은 자연의 궁극적인 생존자일 수 있습니다. 이 작고 투명한 동물은 간과하기 쉽지만 남극 대륙을 포함한 모든 대륙의 담수, 해양 및 육상 환경을 성공적으로 식민지화한 다양한 그룹을 대표합니다.

“물곰”으로 알려진 이 특이한 생물은 극한 상황에서도 생존할 수 있는 탁월한 능력 덕분에 지구상에서 가장 탄력 있는 유기체 중 하나일 수 있습니다. 나누다 가뭄, 높은 방사선량, 낮은 산소 환경, 고온 및 저온 및 압력에 대한 저항력이 있습니다.

이러한 극단적인 내성에 기여하는 것으로 많은 유전자가 제안되었지만, 이러한 독특한 적응의 기원과 역사에 대한 포괄적인 이해는 여전히 어렵습니다. 에 발표된 새로운 연구에서 게놈 생물학과 진화게이오 대학 첨단 생명 과학 연구소의 과학자 오슬로대학교 자연사 박물관, 브리스톨대학교 이는 완보동물의 극도의 지구력과 관련된 유전자 복제 및 손실의 놀랍도록 복잡한 네트워크를 보여주며, 현대 완보동물의 생태를 이끄는 복잡한 유전적 지형을 강조합니다.

Tardigrade 유전자군 이해

극단적인 지구력의 한 형태인 완보동물은 무수생체증(anhydrobiosis)이라는 휴면 상태에 들어가 거의 완전한 탈수 상태에서도 살아남을 수 있습니다.어느, 물 없는 삶), 신진대사를 가역적으로 중단할 수 있습니다. 다수의 완보동물 특이적 유전자군은 이전에 무수물증과 연관되어 있는 것으로 밝혀졌습니다.

이들 유전자군 중 3개를 다음과 같이 지칭합니다. 부탁드립니다. 미토콘드리아, 에스분비됨 앰플 시간그는 먹는다 에스단백질이 발현되는 세포 위치에 따른 가용성 단백질(각각 CAHS, MAHS 및 SAHS). 일부 완보동물은 완보동물에서 처음 확인된 풍부한 열 용해성 단백질 두 계열과 관련된 다른 경로를 가지고 있는 것으로 보입니다. 에퀴네수스 테스트 이들은 일반적으로 알파 및 베타 EtAHS라고 합니다.

느린 보행 및 발달

완보동물의 사진 Ramazotius variornatusCAHS 계통의 중간에 있는 는 본 연구에서 분석된 6개의 가뭄 관련 단백질 계열 중 가장 큰 것입니다. 출처: 아라카와 카즈하루(Keio Advanced Bioscience Institute)

완보동물은 또한 다른 동물의 가뭄 저항성과 관련된 감수분열 재조합 11(MRE11) 유전자와 같이 더 넓은 동물에서 발견될 수 있는 스트레스 저항성 유전자를 보유하고 있습니다. 불행하게도 이러한 유전자군이 확인된 이후 대부분의 완보동물 계통에서 제한된 정보를 얻을 수 있었기 때문에 이들의 기원, 역사 및 생태학적 의미에 대한 결론을 도출하기가 어렵습니다.

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완보동물의 진화 조사

완보동물의 극도의 내성 진화를 더 잘 밝히기 위해, 새로운 연구의 저자인 제임스 플레밍(James Fleming), 데이비드 피사니(David Pisani), 카즈하루 아라카와(Kazuharu Arakawa)는 각 주요 완보동물의 대표자를 포함하여 13개 완보동물 속에 걸쳐 이 6개 유전자 계열의 서열을 확인했습니다. 완보동물 계통. Eutardigrades 및 Heterotardigrades. 분석 결과 CAHS 74개, MAHS 8개, SAHS 29개, EtAHS 알파 22개, EtAHS 베타 18개, MRE11 서열이 밝혀졌으며, 이를 통해 이들 유전자군에 대한 최초의 완보동물 계통발생을 구성할 수 있었습니다.

가뭄 저항성은 육상 환경에 대한 적응으로 나타날 가능성이 높기 때문에 연구자들은 이러한 유전자군의 유전자 복제와 손실과 완보동물 내 서식지 변화 사이의 연관성을 발견할 것이라는 가설을 세웠습니다. “우리가 작업을 시작했을 때 우리는 각 계통군이 독립적인 손실이 거의 없이 고대 버전을 중심으로 명확하게 밀집되어 있을 것이라고 예상했습니다. 이는 현대 서식지와 생태를 이해하는 데 쉽게 연결하는 데 도움이 될 것입니다.”라고 연구의 주요 저자인 제임스 플레밍(James Fleming)은 말합니다. “이러한 가뭄 관련 유전자의 전사 진화가 이론상으로는 이들 유기체의 환경 역사의 잔재를 포함해야 한다는 것은 직관적인 가설이지만, 실제로는 이는 지나치게 단순화된 것으로 드러납니다.”

그 대신, 연구자들은 무수생물증과 관련된 유전자의 진화에 대한 더 복잡한 그림을 그리는 열 용해성 유전자의 독립적인 복사본이 엄청나게 많다는 사실에 놀랐습니다. 그러나 강력한 무수생물학적 종과 해당 종이 소유한 무수생물학적 관련 유전자의 수 사이에 명확한 연관성이 없다는 점은 주목할 가치가 있습니다. “우리가 발견한 것은 훨씬 더 흥미로웠습니다. 현대 육상 종의 환경과 반드시 ​​연결되어 있지 않은 독립적인 이득과 손실의 복잡한 네트워크입니다.”라고 Fleming은 말합니다.

완보동물 계통의 자율적 적응

유전자 복제와 완보동물의 환경 사이에는 아무런 관련이 없었지만, 이번 연구는 무수생물증 획득으로 이어진 주요 변형에 대한 중요한 통찰력을 제공했습니다. 완보동물의 두 주요 그룹인 완보동물의 CAHS, MAHS, SAHS와 이형완동물의 EtAHS 알파 및 베타에 걸친 유전자군의 뚜렷한 분포는 완보동물 내에서 한때 완보동물의 조상이었던 해양에서 육상의 깨끗한 환경으로의 두 가지 독립적인 전환이 발생했음을 시사합니다. Heterotardigrades 내에서 한 번.

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이 연구는 완보동물의 무수생물증 진화에 대한 우리의 이해에 있어 중요한 진전을 나타냅니다. 이는 또한 보다 다양한 완보동물 계통의 게놈 자원을 지속적으로 개발해야 하는 극단적인 완보동물 내성에 대한 향후 연구의 기초를 제공합니다.

“불행하게도 우리는 Isohypsibiidae와 같은 여러 중요한 과의 대표자가 없으며 이로 인해 우리가 결론을 고수할 수 있는 정도가 제한됩니다”라고 Fleming은 말합니다. “더 많은 담수 및 해양 완보동물 샘플을 통해 우리는 육상 그룹 구성원의 적응을 더 잘 추정할 수 있을 것입니다.” 불행하게도 일부 완보동물은 특히 파악하기 어려울 수 있으며, 이는 그러한 연구에 큰 장애물이 됩니다. 예를 들어, 타나크투스 포풀루스플레밍이 가장 좋아하는 완보동물 중 하나인 완보동물은 너무 작아서 육안으로 볼 수 없으며, 북대서양의 수심 약 150m에 있는 퇴적물에서만 발견됩니다. “우리는 지구 생체지놈 프로젝트(Earth Biogenome Project)를 통한 대규모 시퀀싱 계획이 우리 이해의 격차를 꾸준히 메울 수 있기를 바라며, 이것이 계속되는 것을 보게 되어 기쁩니다.”라고 플레밍은 말했습니다.

참고 자료: “완보동물의 온도 및 가뭄 관련 단백질 계열의 진화는 극도의 내성의 복잡한 획득을 드러냅니다.” James F. Fleming, David Pisani 및 Kazuharu Arakawa 저, 2023년 11월 29일, 게놈 생물학과 진화.
도이: 10.1093/jpe/evad217

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