Wissenschaftler sequenzieren die Genome von Seedrachen und Seenadeln | Genetik

Ein Forscherteam aus Deutschland, China, Singapur, Belgien und Japan sequenzierte und analysierte erfolgreich die männlichen und weiblichen Genome der Gemeiner Seedrache (Phyllopteryx taeniolatus) und das Alligator Seenadeln (Syngnathoides biaculeatus).

Hauptmerkmale des gemeinen Seedrachens (Phyllopteryx taeniolatus) und der Alligator Seenadel (Syngnathoides biaculeatus) und ihre phylogenetischen Positionen: (A) der gemeine Seedrache hat einen drachenähnlichen Körper mit vielen speziellen blattförmigen Anhängseln und einer langen röhrenförmigen Schnauze ohne Zähne; Seedrachenmännchen brüten Eier auf einem Brutbereich unter dem Schwanz aus; (B) ein männlicher Alligator-Seenadeln, der Eier zeigt, die auf einem Brutbereich an der Unterseite des Rumpfes bebrütet wurden; (C) Phylogenetischer Baum von 19 Rochenflossenfischen. Bildnachweis: Qu et al., doi: 10.1126 / sciadv.abg5196.

„Seedrachen gehören zur Familie der Syngnathidae, zu der auch die stärker abgeleiteten Seepferdchen und Seenadeln gehören“, sagt der Evolutionsbiologe Axel Meyer von der Universität Konstanz und Kollegen.

“Sie sind faszinierende Tiere aufgrund ihrer drachenförmigen Körper mit speziellen blattförmigen Fortsätzen und spektakulärer Färbung.”

“Sie gelten als ‘Meister der Tarnung’, weil sie Raubtiere täuschen können, indem sie ihr Farbmuster so ändern, dass sie mit Seetang und anderen Algen aussehen und sich mit ihnen vermischen.”

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

“Die Männchen aller Seenadeln bebrüten die befruchteten Eier in einem speziellen Brutbereich und in modernen Linien sogar in geschlossenen Bruttaschen, was sie zu perfekten Beispielen für Geschlechtsrollentausch macht.”

Um die molekularen Grundlagen der evolutionären Neuheiten von Seedrachen zu verstehen, generierten und analysierten die Forscher hochwertige Genomanordnungen auf Chromosomenebene männlicher und weiblicher Individuen des Gemeinen Seedrachens, einer ungewöhnlichen Fischart, die auch als Unkraut-Seedrachen bekannt ist.

„Wir haben gezeigt, dass eine Reihe von Genen für eine evolutionäre Neuheit verantwortlich sind, die blattförmigen Anhängsel, die typischerweise die Flossenentwicklung steuern“, sagten sie.

“Die Hautanhängsel, die den Blättern von Seedrachen ähneln, sind daher stark veränderte Flossenstrahlen.”

Genomanalysen zeigen, dass bei verwandten Seepferdchen mehrere Gene fehlen, die sowohl bei anderen Fischen als auch beim Menschen zur Zahnentwicklung beitragen.

“Wir haben die Hypothese des entsprechenden scpp5-Gens getestet, indem wir dieses Gen im Zebrafisch, einem gut dokumentierten Modellorganismus mit Rachenzähnen, deaktiviert haben”, sagten die Wissenschaftler.

„Wie erwartet hatte der mutierte Fisch reduzierte Zähne. Die Funktion des fehlenden Gens, das für den Zahnverlust verantwortlich ist, wurde damit in molekularbiologischen Experimenten von CRISPR-Cas nachgewiesen.

„Wir fanden auch heraus, dass die molekulare Grundlage für die Geschlechtsbestimmung bei Seedrachen im Hormon Müllerian liegt, wie es zuvor für Seepferdchen dokumentiert wurde“, fügten sie hinzu.

In derselben Studie generierten die Autoren eine chromosomweite Genomanordnung für den Alligator-Seenadeln, die Art, die eng mit dem Gemeinen Seedrachen verwandt ist.

Ihr Ergebnisse in der Rezension erscheinen Wissenschaftler machen Fortschritte.

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Meng Qu et al. 2021. Die Analyse des Seadragon-Genoms liefert Informationen zu seinem Phänotyp und Geschlechtsort. Wissenschaftler machen Fortschritte 7 (34): eabg5196; doi: 10.1126 / sciadv.abg5196