https://frosthead.com

על מכרה הזהב האבולוציוני

הפלטיפוס המוזר למראה הפך לחיית הכרזה למדע האבולוציה. זהו גשר חי בין לטאה שעירה שהיתה אמה הקדומה שלנו ליונק שאנחנו היום. אולם הגנום של הפלטיפוס שפורסם לאחרונה מראה שליליד זה באוסטרליה יש אמלגם של גנים הדומים לאלה של ציפורים, יונקים וזוחלים. המחקר הדגיש גם את החשיבות יוצאת הדופן של היבשת במחקר גנטי.

"מנותקת מהמיינסטרים האבולוציוני במשך 80 מיליון שנה, אוסטרליה מתמחה בצמחים ובעלי חיים שונים באמת", אומרת ג'ני גרייבס, פרופסור לגנומיקה השוואתית באוניברסיטה האוסטרלית הלאומית בקנברה. "הגישה שלנו לקנגורואים ושדים, דרקונים, קוקאבאראס ועצי מסטיק ישנים מציגה הזדמנויות לתרום תרומות ייחודיות לגנומיקה בינלאומית."

לפני מיליוני שנים כשאוסטרליה נסחפה משטח האדמה העל שנקרא גונדוואנה, החי והצומח שלה היו מבודדים - הסתגרות ההופכת את אותה מדינה למעבדה אבולוציונית ענקית. יותר מ 80 אחוז ממיני הצומח ובעלי החיים האוסטרלים הם אנדמיים, כלומר הם מופיעים באופן טבעי רק ביבשת זו. קבוצה זו כוללת שתים-עשרה משפחות של צמחים פורחים, ארבע עופות ושבעה יונקים, חלקם עם שמות הדוממים כמו פיגמי-פוסום עם זנב ארוך ועטלף חרקי חרירי.

מורשת ביולוגית זו השתמרה בתערובת של גנים שנמצאו ברמת החוליות, אשר, יחד עם האכידנה (או האנטיטר הקוצני), שייכים לשיעור של יונקים המכונים מונוטרמות, מכיוון שיש להם רק פתח אחד להתרבות ולחיסול הפסולת.

בדומה ליונקים אחרים, באפילפוס יש פרווה, תרמו-רגולטורות ולקטטים, אם כי אין לו פטמות (הצעיר מעיף את החלב מבטנה של האם). אבל הוא מטיל ביצים כמו זוחלים וציפורים, והפלטיפוס הזכרי נושא ארס (בדרבוביות ברגליים האחוריות), תכונה נוספת שנמצאת בכמה הזוחלים, ואילו הזרע והאיפור המיני שלו קרובים לאלה של העוף.

גרייבס, מנהיג משותף של פרויקט הגנום של הפלטיפוס ואחד מ -26 האוסטרלים מתוך 100 המדענים הבינלאומיים שהשתתפו, זכה במספר פרסי מדע וכונה "אוצר לאומי" על עבודתה פורצת הדרך על מינים ילידים. סמכות בדבר קביעת מין, היא עשתה עשרות שנים במחקר של הפלטיפוס ואותו הלשון האייקוני, הקנגורו - והציעה את המחקרים הגנומיים בשניהם.

הגנום של הפלטיפוס נעשה כעת, ומשגר אדוות התרגשות דרך הקהילה המדעית. וגם חידת הקנגורו עומדת להיפתר, עם פרסום הגנום של אותה חיה שייערך בחודשים הקרובים.

רגליו הקדמיות של קרקעית האגן נמשכות כדי לעזור בשחייה, אך מתקפלות לאדמה, כך שהטפרים יכולים לחפור במאורות בגדות האדמה בצד המים (CORBIS). כאשר הוא צולל, האטיפוס סוגר את עיניו, אוזניו ונחיריו ומוצא את מזונו דרך קולטנים חשמליים בשטר שלו המזהים את תנועת הטרף הקטן (תמונה באדיבות ניקול דופליקס / Getty Images) הגנום לפלטיפוס המפוענח לאחרונה מראה כי לאונקה יש גנים של עופות, זוחלים ויונקים (צילום באדיבות Warrawong Wildlife Sanctuary, דרום אוסטרליה, אוסטרליה) יליד אוסטרליה, הפלטיפוס ביישן במיוחד ונראה לעיתים רחוקות למעט בשעות הבוקר המוקדמות ובערב (צילום באדיבות איאן אלטון, Sanctuary Healesville, ויקטוריה, אוסטרליה) עם שטר כמו ברווז, זנב כמו בונה וכפות רגליים, האפילוס מוזר למראה, אך הוא מצויד היטב לאורח חייו המימיים למחצה (צילום באדיבות איאן אלטון, Sanctuary של הילסוויל, ויקטוריה, אוסטרליה)

במסגרת פרויקט שמומן בחלקו על ידי מכוני הבריאות הלאומיים של ארה"ב (NIH), סיימו לאחרונה מדענים אוסטרלים לרצף את ה- DNA של וולבי התמר - בן קטן ממשפחת הקנגורו. גרייבס, מנהלת מרכז המצוינות של ARC ל- Genomics של קנגורו, ועמיתיה נמצאים בתהליך הרכבה ושימוש בה כדי לחקור את הביולוגיה של הקנגורו ולמצוא גנים אנושיים חשובים.

תינוקות ללידה נולדים בטרם עת ומתפתחים בדרך כלל בכיס האם, מה שהופך אותם זמינים למחקר על התפתחות מוקדמת. גרביים, "אומר גרבס, " קשורים יותר לבני אדם ועכברים מאשר מונוטרמות. הגנום שלהם דומה הרבה יותר לאלה של יונקים שליה; גודל זהה, אותו סוג של התפלגות רצפים, חותמות גנומיות, כרומוזומי מין מונופיליים ו לפחות גרסה של הפעלה של כרומוזום X. "

מכיוון שגם המונוטרמות וגם הזוויות קשורות לנו רחוק (הפלטיפוס התפצל מאבותינו הקדומים 166 מיליון שנה והקנגורו לפני 146 מיליון שנה) הם מאפשרים השוואה גנטית ברורה. זה לא המקרה עם חברינו השילודים שלנו, כמו עכברים, אשר כל כך קרובים אלינו, עד שקשה לקבוע את האזורים הגנטיים החשובים שנשארו ללא שינוי במשך מיליוני שנים.

הקנגורו הוא הכנופיה השנייה שרצף. הגנום של מין אופוסום בדרום אמריקה התפרסם בשנה שעברה. הקהילה המדעית פרסמה עד כה עשרים רצפי יונקים, אך מספר זה צפוי לגדול באופן דרמטי כתוצאה מהתקדמות טכנולוגית ושיתוף פעולה בינלאומי. אחרי הרמה והקנגורו, האצ'ידנה יכול בהחלט להיות היליד האוסטרלי הבא (זה גם בגינאה החדשה) שעבר פענוח גנטי. עמית המחקר האוסטרלי של ARC, פרנק גריזנר מאוניברסיטת אדלייד, שהשתתף גם הוא בפרויקט הפלטיפוס, הצטייד בכמה ממחזורי הרדיו במעברי רדיו ולקח את ה- DNA שלהם לרצף.

אבל לא רק יונקים מקבלים בדיקה גנטית. במעבדה של גרייבס מסתכלים גם על תנינים, ציפורים כמו ה- EMU, ואפילו על צפרדע הקורובוריה שנכחדה כמעט.

"עידן הגנומיקה ממש היה מרגש עבורנו שעובדים על בעלי חיים מוזרים", היא אומרת. "לא יכולנו להיות מאושרים יותר."

מוזר הוא בוודאי המונח של הפלטיפוס - אגדה אבוריג'ינית טענה שהוא היה צאצא של ברווז וחולדה מים - אבל האבולוציה ציידה אותו יפה לאורח חייו המימי-מימי. זנבו השטוח משמש הגה כאשר הוא שוחה והוא גם אזור אחסון לאוכל נוסף. רגליו הקדמיות של קרקעיים משתרעות כדי לסייע בשחייה, אך על האדמה מתקפלות לאחור ומאפשרות לטפרים להפוך לאדמות לחפירת מחילות בגדות האדמה סביב נהרות, אגמים או נחלים. כאשר הוא צולל הוא סוגר את נחיריו כמו גם את העיניים והאוזניים (אין לו אונת אוזניים חיצונית). אולם השטר השטוח שלו מאתר אוכל דרך קולטנים חשמליים ייחודיים המאתרים תנועה הנעשית על ידי טרף קטן כמו זחלי חרקים, שרימפס ושפירות.

הפלטיפוס הוא מתבודד אמיתי: הזדווגות היא האינטראקציה החברתית היחידה שלה. צוות העובדים במתחם חיות הבר של אוסטרליה Warrawong ליד אדלייד, שהיה עד לטקס ההזדווגות, מתאר את זה כריקוד מים בן עשר דקות, כאשר הזכר מחזיק בתחילה את זנבה של הנקבה בפיו כשהם שוחים וצוללים במים. לאחר ההזדווגות, כל אחד מבני הזוג חוזר למאורה שלו.

"אני חושב שכל הרציונל של השימוש בהשוואות בין בעלי חיים קשורים למרחקים כדי לספר לנו על הגנום שלנו, לפעמים קצת אבוד בפרט 'הגריז, כמה מוזר' בגנום של הפלטיפוס, " אומר גרבס. "גנומיקה השוואתית היא אסטרטגיה חזקה להפליא לבחינת העבר שלנו."

היליד האוסטרלי הביזארי למראה שוחה. (תמונת סטילס: JohnCarnemolla / iStock)
על מכרה הזהב האבולוציוני