Сензорна еволюция на плодовите мушици: полъх на генетични тайни

резюме: Изследователите са картографирали сетивната еволюция на плодовите мушици, разкривайки как генетичните различия им позволяват да адаптират обонянието и вкуса си към различни среди.

Екипът откри, че въпреки че повечето гени остават стабилни през поколенията, голям брой са еволюирали, което води до уникални обонятелни преживявания сред различните видове мухи.

Това проучване не само подчертава ролята на определянето на стабилността при поддържане на нивата на генна експресия, но също така разкрива предубедена мъжка генна експресия при откриване на миризма, което предполага специфични за пола еволюционни пътища.

Тези открития не само задълбочават разбирането ни за сензорните адаптации при плодовите мушици, но също така хвърлят светлина върху по-широките механизми на еволюцията на сензорната система при различните видове.

Ключови факти:

1. Изследователите са открили комбинация от стабилна селекция и значителни промени в генната експресия при видовете Drosophila, оформящи тяхното обоняние.
2. Проучването идентифицира мъжката генна експресия в предните крака на D. melanogaster, което предполага специална роля в откриването на мъжки миризми.
3. Това изследване дава представа за еволюционната динамика на сетивните системи, с последици за разбирането на половите различия и сетивното възприятие в широк кръг организми.

източник: Лондонският университет на кралица Мери

Ново проучване в Nature Communications Разкрива скрития свят на сетивното развитие при плодовите мушици. Ровейки в гените и клетките зад техните чувствителни носове и езици, изследователите са открили изненадващи тайни за това как тези малки насекоми със своите сетива се адаптират към различни среди.

„Представете си свят, в който зрелите праскови имат вкус и миризма на освежаващ оцет за една муха, но като лятна вълна за друга“, обяснява водещият автор на изследването д-р Роман Аргуело, преподавател по генетика, геномика и основна клетъчна биология в Queen’s University. Университет на Мери в Лондон. „Нашето проучване показва, че това е не само възможно, но всъщност е много често.“

Изследователският екип анализира модели на генна експресия в пет ключови тъкани за откриване на миризма в шест различни вида плодови мушици. Този цялостен подход им позволи да навлязат по-дълбоко от всякога в молекулярните основи на миризмата.

Едно изненадващо откритие беше разпространението на „стабилизиращата селекция“, силата, която поддържа експресията на повечето гени на едни и същи нива през поколенията. Въпреки това, в това море от стабилност, изследователите откриха хиляди гени, които претърпяха значителни промени в изразяването, оформяйки уникалните обонятелни пейзажи на различни видове мухи.

„Това е като намиране на скрити острови на разнообразие в огромен океан от еднаквост“, казва д-р Аргуело. „Тези промени в генната експресия ни разказват за еволюцията на нови миризми, нова чувствителност и дори нови начини за използване на миризма за навигиране в света.“

Проучването разкрива и интересни разлики между половете. При плодовите мухи, както и при много други животни, мъжките и женските често преживяват света чрез различни обонятелни лещи.

Изследователите идентифицираха внезапно увеличаване на експресията на мъжкия ген в предните крака на D. melanogaster, което предполага, че тези крайници играят решаваща роля в откриването на специфична за мъжа миризма.

„Тези открития отварят вълнуващи нови пътища за разбиране на това как се развиват половите различия и как те влияят върху поведението на животните“, казва д-р Аргуело.

Последиците от изследването се простират далеч отвъд прекрасния свят на мухите. Той предоставя ценна представа за общите принципи на това как се развиват сетивните системи и предоставя улики за разбирането как други животни, включително хора, възприемат своята химическа среда.

За генетиката и новините в областта на неврологичните изследвания на развитието

автор: Иляна Золотарева
източник: Лондонският университет на кралица Мери
комуникация: Илеана Золотарева – Queen Mary University of London
снимка: Изображението е кредитирано на Neuroscience News

Оригинално търсене: Свободен достъп.
„Еволюция на хемосензорни тъкани и клетки в екологично разнообразна Drosophila„От Роман Аргуело и др. Nature Communications

резюме

Еволюция на хемосензорни тъкани и клетки в екологично разнообразна Drosophila

Хемосензорните тъкани показват голямо разнообразие между видовете, но еволюцията на генната експресия и клетъчните типове, които са в основата на това разнообразие, остават слабо разбрани.

За да отговорим на тези въпроси, направихме транскриптомични анализи на пет от шестте хемосензорни тъкани Плодова мушица Видове и интегриране на резултати с набори от данни от една клетка. Докато стабилността определя предимно хемосензорния транскриптом, хиляди гени във всяка тъкан са развили разлики в експресията.

Гените, които са променили експресията в една тъкан, често се променят в много други тъкани, но в различни по-ранни периоди и е по-вероятно да бъдат специфични за клетъчния тип, отколкото непроменените гени.

По-специално, гените, свързани с химиочувствителността, са претърпели широко разпространени промени в експресията, с много специфични за видовете печалби/загуби, включително модели на експресия на нови хеморецептори. Различията между половете също са широко разпространени, включително a д-р. melanogaster-Излишна експресия при мъжете в сетивните и мускулните клетки на предните крака.

Заедно нашите анализи предоставят нови прозрения за разбирането на еволюционните промени в хемосензорните тъкани както на глобално, така и на индивидуално генетично ниво.