Die Kühlung des Südlichen Ozeans rund um die Antarktis, die seit etwa 35 Millionen Jahren und führte zu seiner jetzigen eisigen Staates, ist seit Jahrzehnten als klassisches Beispiel des Klimawandels auslösen rasche Anpassung.
Mit Zehntausenden von Genen zugeordnet, aus der gesamten Genome einer Gruppe von Antarktis-Fische genannt notothenioids, ein team von Forschern ist nun gegen dieses Paradigma, enthüllt, dass die große Menge der genetischen Veränderung für das Leben benötigt, in der Antarktis aufgetreten, lange bevor die Antarktis abgekühlt.
Diese genetischen Veränderungen haben nicht nur bedeutende Auswirkungen für das Verständnis der evolution der Antarktis ungewöhnliche Tiere, aber auch hervorheben, dass einige der wichtigsten Anpassungen verwendet, die durch die Fische spiegeln die Genetik der menschlichen Knochenerkrankungen wie Osteoporose.
“Viele Arten entwickelt haben, Eigenschaften, die adaptiv in Ihre Umwelt, sondern sind ähnlich wie Krankheitszuständen beim Menschen,” sagt Jake Daane, Blei-Autor der Studie (Northeastern University). “Wir nutzen diese Natürliche Veränderung zum besseren Verständnis der genetischen Mechanismen der Krankheit.”
Das team fand Hinweise auf eine Zunahme der Mutationsrate im Laufe der evolution der antarktischen Fische vor dem einsetzen des eisigen Gewässern des Südlichen Ozeans, korrespondierte mit einer starken Verringerung der Knochendichte.
“Antarktis notothenioids nicht schwimmen Blasen um Ihren Auftrieb in der Wassersäule. Stattdessen verwenden Sie Verringerungen der Knochendichte um Ihnen zu helfen, ‘float’ in der Wassersäule bei niedrigen energetischen Kosten”, sagt co-Autor Bill Detrich (Mitautor, Northeastern University). “Was ist eine genetische Erkrankung Staat in den USA ist ein Mittel des überlebens in diese Fische.”
“Die genetischen Veränderungen, die wir finden, sind schwer pathologischen Menschen, darunter auch einige, die berücksichtigt wurden, nicht mit dem Leben vereinbar”, fügte Alex Dornburg (Mitautor, North Carolina Museum of Natural Sciences). “Feststellung, dass notothenioids verwenden Sie die gleiche genetische Varianz zu erzielen Auftrieb im Wasser stellt eine enorme Chance für die menschliche Gesundheit Forschung.”
Zum testen der Funktion der genetischen Veränderungen identifiziert, die Mannschaft weiter Fortschritte in der gen-editing engineer gentechnisch veränderten Zebrafisch-Embryonen mit der gleichen Mutationen wie die Antarktis notothenioids. Als diese Zebrafisch wuchs, erscheint Sie der gleiche Verlust von Knochen, wie beobachtet, in den antarktischen Arten.
“Unsere Forschung ist aufschlussreich Antarktis notothenioids werden wichtige Modelle für menschliche Krankheiten. Zusätzlich zu geringe Knochendichte, antarktische Fische auch haben sich andere offensichtlich pathologischen Bedingungen, einschließlich der Verlust der Niere glomeruli und den roten Blutkörperchen”, sagt Matthew Harris (Mitautor, Boston Children ‘ s Hospital und der Harvard Medical School).
Harris fügte hinzu: “Diese biomedizinisch-relevanten Prozesse untersucht werden, um zeigen die genetischen Mechanismen, die hinter dieser ‘Krankheit’, die Mitgliedstaaten und Ihre Unterkunft diese Fische. Sollten die Ergebnisse führen zu einem tieferen Verständnis von, wie wir behandeln vergleichbare Erkrankungen beim Menschen.”
Eher als sich entwickelnde diese ungewöhnliche Anpassungen angesichts der großen ökologischen Umbruch, das team fand heraus, dass viele dieser genetischen variation wurde bereits vor der Antarktis abgekühlt. Dieser Befund Herausforderungen wie halten wir die Anpassung gegenüber stehen genetische Vielfalt, um vorherzusagen, die Reaktion der modernen Populationen zu zeitgenössischen Klimawandel.
Antarktis notothenioids waren am richtigen Ort zur richtigen Zeit zu kapitalisieren, den übergang zur eisigen Antarktis vor Millionen von Jahren. Doch Ihre Zukunft ist ungewiss.
“Notothenioids sind der hohe ökologische, wirtschaftliche und medizinische Bedeutung, aber viele Spezies können nicht dulden, eine Erwärmung um mehr als ein paar Grad”, sagt Thomas in der Nähe (Mitautor, Yale University). “In einer ironischen Wendung des Schicksals, die Prognosen des Klimawandels nun warnen, dass diese einzigartige Strahlung der Fische werden könnte, dezimiert und über das nächste Jahrhundert. Es ist an uns, zu verhindern, dass solche tragischen Verlust.”
