Γονίδια άλματος, aka τα τρανσποζόνια, μπορεί να είναι άγνωστα στους περισσότερους από εμάς, αλλά εμφανίζονται σε δύο πρόσφατες μελέτες που σχετίζονται με θαλάσσια πλάσματα που βραβεύονται από δύτες -χταπόδια και θαλασσοδράκους- και θα μπορούσαν να εξηγήσουν μερικά από τα μυστήρια που περιβάλλουν αυτά τα πλάσματα.
Ένα τρανσποζόνιο είναι μια αλληλουχία DNA που έχει την ικανότητα να κινείται μέσα σε ένα γονιδίωμα, το σύνολο των οδηγιών DNA που βρίσκονται σε ένα κύτταρο. Τα τρανσποζόνια μπορούν να ανακατευτούν ή να διπλασιαστούν, χρησιμοποιώντας μοριακούς μηχανισμούς αντιγραφής και επικόλλησης ή ακόμα και αποκοπής και επικόλλησης και μπορεί να προκαλέσουν γρήγορες γενετικές αλλαγές όταν εισάγονται στη μέση ή κοντά σε ένα γονίδιο, εμποδίζοντας αυτό το γονίδιο να λειτουργεί κανονικά.
Τα τρανσποζόνια αποτελούν το 45% του γονιδιώματος του ανθρώπινου εγκεφάλου, αλλά τώρα έχουν βρεθεί για πρώτη φορά στον εγκέφαλο ενός ασπόνδυλου, του χταπόδι – και αυτό μπορεί απλώς να εξηγήσει το αποδεδειγμένο υψηλό επίπεδο νοημοσύνης του.
Η μελέτη διεξήχθη από μια διεθνή ομάδα 20 ερευνητών με συντονιστή τον Remo Sanges από το Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) στην Τεργέστη και τον Graziano Fiorito της Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZAD) στη Νάπολη.
Ο «εξαιρετικά πολύπλοκος» εγκέφαλος και οι γνωστικές ικανότητες των χταποδιών είναι μοναδικές μεταξύ των ασπόνδυλων, λένε οι επιστήμονες, και πιστεύουν ότι τα γονίδια άλματος είναι το κλειδί για αυτήν την πολυπλοκότητα που μοιάζει με σπονδυλωτά, αφού τα ανακάλυψαν στον εγκέφαλο και των δύο κοινών χταπόδι (Χταπόδι vulgaris) και Καλιφορνέζικο χταπόδι (Χταπόδι bimaculoides).
Όπως και στους ανθρώπους, ορισμένα τρανσποζόνια είναι ανενεργά επειδή έχουν συσσωρεύσει μεταλλάξεις με την πάροδο του χρόνου, ενώ άλλα, αν και άθικτα, εμποδίζονται από κυτταρικούς αμυντικούς μηχανισμούς – αν και ακόμη και θραύσματα και σπασμένα αντίγραφα τρανσποζονίων μπορούν να παρέχουν πρώτη ύλη για την εξέλιξη, λένε οι ερευνητές.
Τα πιο σχετικά τρανσποζόνια, γνωστά ως Long Interspersed Nuclear Elements (LINE), παραμένουν δυνητικά ενεργά. Προηγουμένως πίστευαν ότι δεν είναι τίποτα άλλο από υπολείμματα του μακρινού παρελθόντος, πρόσφατη έρευνα αποκάλυψε ότι η δραστηριότητα LINE ρυθμίζεται λεπτομερώς στον εγκέφαλο, ιδιαίτερα στην περιοχή του ιππόκαμπου, και θα μπορούσε να σχετίζεται με γνωστικές ικανότητες όπως η μάθηση και η μνήμη.
Το γονιδίωμα του χταποδιού είναι πλούσιο σε τρανσποζόνια. Οι περισσότεροι είναι ανενεργοί, αλλά χρησιμοποιώντας τις πιο πρόσφατες τεχνικές αλληλουχίας για να επικεντρωθούν σε εκείνους που εξακολουθούν να είναι ικανοί να κάνουν αντιγραφή και επικόλληση, οι ερευνητές εντόπισαν ένα στοιχείο της οικογένειας LINE σε μέρη του εγκεφάλου του χταποδιού που είναι ζωτικής σημασίας για τις γνωστικές ικανότητες.
«Πήδηξα κυριολεκτικά στην καρέκλα όταν, κάτω από το μικροσκόπιο, είδα ένα πολύ ισχυρό σήμα δραστηριότητας αυτού του στοιχείου στον κατακόρυφο λοβό, τη δομή του εγκεφάλου που στο χταπόδι είναι η έδρα της μάθησης και των γνωστικών ικανοτήτων - ακριβώς όπως το ιππόκαμπος στους ανθρώπους», είπε η Giovanna Ponte του SZAD.
«Η ανακάλυψη ενός στοιχείου της οικογένειας LINE που δραστηριοποιείται στον εγκέφαλο των δύο ειδών χταποδιών είναι πολύ σημαντική, γιατί προσθέτει υποστήριξη στην ιδέα ότι αυτά τα στοιχεία έχουν μια συγκεκριμένη λειτουργία που υπερβαίνει την αντιγραφή και επικόλληση», είπε ο Sanges. Η μελέτη δημοσιεύεται στο Βιολογία BMC.
Ο Seadragon φαίνεται
Στην περίπτωση των θαλασσοδράκων, που βρίσκονται στην άγρια φύση μόνο στην Αυστραλία, τα τρανσποζόνια θα μπορούσαν να εξηγήσουν αυτές τις χαρακτηριστικές εμφανίσεις που τόσο εκτιμούν οι υποβρύχιοι φωτογράφοι, σύμφωνα με επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Όρεγκον.
Καθορίζοντας την αλληλουχία των γονιδιωμάτων τόσο των ζιζανίων όσο και των φυλλωδών ποικιλιών θαλασσοδράκου, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι έλειπε μια βασική ομάδα γονιδίων που σε άλλα σπονδυλωτά κατευθύνουν την ανάπτυξη του προσώπου, των δοντιών, των εξαρτημάτων και των τμημάτων του νευρικού συστήματος.
«Οι Seadragons είναι παράξενοι σε μια ομάδα ήδη παράξενων ψαριών», παρατήρησε ο βοηθός ερευνητής καθηγητής Clay Small, αναφερόμενος στους στενούς συγγενείς τους στο Syngnathidae οικογένεια, ιππόκαμπες και πίπα.
«Υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για το πόσο εύπλαστα στην εξέλιξη είναι πράγματα όπως το κεφάλι και το πρόσωπο», δήλωσε η ανώτερη ερευνητική συνεργάτις Susie Bassham, η οποία συνοδήγησε τη μελέτη με τον Small. "Και οι Seadragons μπορούν να είναι καλές μελέτες περίπτωσης για τέτοιου είδους ερωτήσεις λόγω των ακραίων διαφορών που έχουν εξελιχθεί αρκετά γρήγορα." Μαζί με τους ιππόκαμπους και τα ψάρια, διακλαδίστηκαν πριν από περίπου 50 εκατομμύρια χρόνια, είπε, «κάτι που είναι σχετικά πρόσφατα για τα εξελικτικά πρότυπα».
Αποκτώντας σπάνια πρόσβαση σε δείγματα ιστού μέσω του Ενυδρείου Birch στο Scripps Research και στο Ενυδρείο του Τενεσί, οι ερευνητές ανέλυσαν τις γενετικές αλληλουχίες των θαλάσσιων δράκων και εκείνων των ιππόκαμπων και των ψαριών. Σε σύγκριση με αποστεωμένα ψάρια όπως ζέβρα και ραβδώσεις, όλα τα Syngnathidae έλειπαν τα γονίδια που καθοδηγούν την ανάπτυξη, αλλά, σε αντίθεση με τους συγγενείς τους, οι θαλάσσιοι δράκοι περιείχαν επίσης υψηλότερες από τις συνηθισμένες ποσότητες τρανσποζονίων.
Ένα εξειδικευμένο μικροσκόπιο ακτίνων Χ χρησιμοποιήθηκε για τη λήψη μιας υψηλής ανάλυσης τρισδιάστατης εικόνας ενός ζιζανιοδρόκου 3 εκατοστών (Phyllopteryx taeniolatus). Σαρώθηκε σε τμήματα, με τις εικόνες ραμμένες μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια πλήρη εικόνα που αποκάλυψε τις καλύτερες λεπτομέρειες των οστών του θαλασσοδράκου.
«Κανείς δεν είχε φανταστεί ποτέ κανένα μέρος ενός θαλασσοδράκου με αυτόν τον τρόπο», είπε ο Bassham. «Μπορούσαμε να δούμε ότι οι δομές στήριξης για τα φυλλώδη κουπιά έμοιαζαν να είναι επεξεργασίες αγκάθων και στη συνέχεια τα σαρκώδη εξαρτήματα προστέθηκαν στα άκρα». Είπε ότι αυτό ενίσχυσε την ιδέα ότι αυτό που φαινόταν να είναι διακοσμητικά εξαρτήματα προήλθε από αγκάθια.
Η ομάδα ελπίζει ότι η δημοσιοποίηση των αλληλουχιών του γονιδιώματος των θαλασσοδράκων θα βοηθήσει στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο εξελίχθηκαν τα παράξενα πλάσματα, καθώς και στις προσπάθειες για τη διατήρησή τους. Η μελέτη τους δημοσιεύεται στο Πρακτικά Εθνικών Ακαδημιών Επιστημών.
Επίσης στο Divernet: Έχετε τραβήξει ένα Seadragon;, Φροντίδα στη Φωλιά του Δράκου, Το Ruby Seadragons κάνει ζωντανό ντεμπούτο
