Haupt Nachrichten Sozial zu sein, erzeugt größere Genome in Snapping Shrimps

Sozial zu sein, erzeugt größere Genome in Snapping Shrimps

Forschung

Schnappgarnelen, Synalpheus, sind schwammbewohnende Garnelen, von denen viele die Größe eines Reiskorns haben. Foto von Dustin R. Rubenstein

In einem (n Artikel veröffentlicht in PNAS , der von Experten begutachteten offiziellen Zeitschrift der National Academy of Sciences, fand ein Forscherteam unter der Leitung von Dustin R. Rubenstein von der Columbia University, einem Professor für Ökologie, Evolution und Umweltbiologie, heraus, dass innerhalb derselben Gattung mariner Schnappgarnelen, Synalpheus , Genomgröße und Sozialverhalten variieren nicht nur stark, sondern entwickeln sich auch im Laufe der Zeit.

Die Forscher haben diese Gruppe von Schnappgarnelen jahrelang untersucht, weil sie die einzigen bekannten Meerestiere enthalten, die sich entwickelt haben, um in eusozialen Gesellschaften zu leben, die denen von Ameisen und Bienen ähnlich sind, in denen einige Individuen in einer Kolonie auf ihre eigene Fortpflanzung verzichten, um die Aufzucht der Nachkommen zu unterstützen Andere. Aber erst vor wenigen Jahren entdeckte das Forschungsteam, dass Schnappgarnelen extreme Variationen in der Genomgröße aufweisen, wobei einige Arten sehr große Genome haben, die mehr als vier- bis fünfmal so groß sind wie das menschliche Genom.

Wir haben auch bemerkt, sagte Rubenstein, dass die eusozialen Arten die größten Genome zu haben schienen. Dies ist genau das Gegenteil von dem, was in einigen Insektenlinien zu finden ist. Dieses Muster veranlasste das Forschungsteam, tiefer in die Genome dieser schwammbewohnenden Garnelen einzudringen, von denen viele die Größe eines Reiskorns haben, um zu verstehen, warum eusoziale Arten so große Genome haben könnten.

Zu den Autoren gehören neben Rubenstein die ehemaligen Columbia-Postdocs Solomon T. C. Chak und Stephen E. Harris, beide jetzt Assistenzprofessoren an der SUNY; Kristin M. Hultgren von der Seattle University; und Nicholas W. Jeffery vom Bedford Institute of Oceanography in Toronto – bestätigten nicht nur, dass die eusozialen Schnappgarnelen-Arten größere Genome haben als ihre weniger sozialen Verwandten, sondern sie entdeckten auch, dass diese Zunahme der Genomgröße auf eine Anhäufung von transponierbaren zurückzuführen ist Elemente, die sich im Laufe der Evolution vermehrt haben. Andere weniger soziale Arten von Schnappgarnelen hatten kleine Genome mit weniger transponierbaren Elementen.

Das Forschungsteam untersuchte auch, warum eusoziale Garnelenarten mehr transponierbare Elemente in ihrem Genom aufwiesen als die nicht-eusozialen Arten. Sie vermuteten, dass die Anhäufung transponierbarer Elemente in eusozialen Schnappgarnelen wahrscheinlich das Ergebnis einer starken reproduktiven Arbeitsteilung ist, bei der die Königin oft das einzige brütende Individuum innerhalb einer Kolonie ist, sagte Chak. Evolutionäre Modellierungen bestätigten, dass sich transponierbare Elemente aufgrund ihrer einzigartigen Form der sozialen Organisation in den Genomen eusozialer Arten vermehrten. Da transponierbare Elemente jedoch DNA-Sequenzen sind, die von einer Stelle im Genom zu einer anderen springen können, sind sie auch eine Mutationsquelle und können eine genomische Neuordnung vorantreiben. Da Wissenschaftler seit langem erkannt haben, dass transponierbare Elemente adaptive genomische Veränderungen ankurbeln können, ist die moderate Häufigkeit von transponierbaren Elementen in Vorfahren Synalpheus Arten hätten dazu beitragen können, den anfänglichen Übergang zur Eusozialität voranzutreiben, obwohl die Forscher anmerken, dass das Testen dieser Idee weitere Arbeit erfordert.

Laut den Autoren gibt es eine starke Beziehung zwischen Genom-Evolution und sozialer Evolution bei Schnappgarnelen, bei der soziale Merkmale die Genomarchitektur beeinflussen können. Zu verstehen, wie das Leben in komplexen Gesellschaften Feedback zur Genomarchitektur geben kann, stellt ein faszinierendes neues Forschungsgebiet dar, das Auswirkungen auf alle Arten von sozialen Tieren, vielleicht sogar auf den Menschen, hat, sagte Rubenstein. Schließlich machen transponierbare Elemente fast die Hälfte des menschlichen Genoms aus, und wie die Schnappgarnelen leben auch wir in komplexen Gesellschaften, die viele der gleichen Merkmale teilen.

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