הניסוי הפשוט ביותר בבעלי חיים. תת-ממלכה חד-תאית. תיאור קצר של המסמך

התוצאות מראות ששימוש בניתוח פילוגנטי כדי לבדוק שכפול גנים מקביל ב סוגים שוניםעשוי לסייע בזיהוי גנים האחראים להתאמות דומות אך מפותחות באופן עצמאי. על ידי יצירת גנים חדשים המקודדים לחלבונים, באופן פוטנציאלי תכונה חדשה, שכפול גנים נחשב מזמן למסוגל להתאים אורגניזמים לסביבתם. עם זאת, הדפוסים שבאמצעותם ייצור גנים הוביל להופעתם של גנים חדשים מבחינה תפקודית במהלך האבולוציה נותרו לא מובנים.

ליאוגלנה, בניגוד לאמבה, יש

לפיכך, ההנחה היא שרבייה דיפרנציאלית של גנים משחקת תפקיד במקור המגוון הפנוטיפי. מצד שני, ניתן להניח ששכפול מקביל של אותה מערכת גנים יכולה למלא תפקיד בהסתגלות למרחקים. מינים קשוריםלנישות אקולוגיות דומות. לפיכך, ריבוי גנים יכול לקדם אבולוציה סותרת ומתכנסת ברמה הפנוטיפית.

באמצעות ניתוח פילוגנטי, תזמנו את שכפול הגנים בשני המינים הללו ביחס לאב הקדמון המשותף האחרון שלהם כדי לבחון את המידה שבה השכפול התרחש במקביל בשתי השושלות, שהסתגלו באופן עצמאי לאורח חיים דומים. עבור כל רבייה של גנים במשפחות אלו, נעשה שימוש בסדר המסועף בעץ הפילוגנטי כדי לבדוק את ההשערה ששכפול גנים התרחש לפני האב הקדמון המשותף האחרון של שני המינים.

ב-56 משפחות, נמצא שכפול גן אחד או יותר מתרחש באופן עצמאי בכל מין לאחר האב הקדמון המשותף האחרון שלהם. בהתבסס על השיעורים שנצפו של שכפול גנים לאחר אב קדמון משותף ב-645 המשפחות שנחקרו, רביית גנים עצמאית בכל מין נצפתה בתדירות גבוהה הרבה יותר מהצפוי במקרה. 56 משפחות אלו כללו 22 משפחות של חלבונים ריבוזומליים. כדי לבדוק אם הדפוס שנצפה הוא ספציפי לחלבונים ריבוזומליים, ביצענו את אותו ניתוח לאחר אי הכללה של חלבונים ריבוזומליים ממערך הנתונים.

גם במקרה זה, נצפו רפרודוקציות עצמאיות של גנים בשני מינים באותן משפחות במידה הרבה יותר גדולה מהצפוי במקרה. ניתוחים נפרדים נצפו עבור מערך הנתונים של כל החלבונים ועבור מערך הנתונים למעט חלבונים ריבוזומליים. תוצאה זו עולה בקנה אחד עם ההשערה שרבים מהגנים הקודמים שוכפלו בתוך מסגרת זמן צרה, כפי שיהיה במקרה של פוליפלואידיזציה.

עם זאת, טווח זמן השכפול של גנים זוגיים בתוך בלוקים היה כה גדול עד שהטיל ספק בהשערה שכולם הוכפלו בו זמנית. ההשערה של שונות שווה בכל שלוש הקבוצות נדחתה. בהתחשב בתדירות הגבוהה של גנים בעלי תפקודים חיוניים של מחזור התא ב-56 משפחות משוכפלות עצמאיות, נראה כי הכפלת הגנים במשפחות אלו נבעה מהסתגלותם של שני הקווים למחזור החיים החד-תאיים של השמרים. אירוע פוליפלואידיזציה כזה יכול להיות מקור לגנים חוזרים שפטרייה זו יכולה להשתמש בהם בהסתגלות לאורח חיים חד-תאי.

לכן, התוצאות שלנו מצביעות על כך שבעוד שפוליפלואידיזציה עשויה לספק את חומר הגלם לאבולוציה אדפטיבית, היא בשום אופן לא חיונית להופעתם של מספר גנים חדשים עם פונקציות חדשות. לפיכך, שיא בשכפול גנים במהלך ההיסטוריה האבולוציונית לא אמור לרמוז על אירוע פוליפלואידיזציה, המנוגד להשלכות של כמה עבודות אחרונות. רוב הגנים המשוכפלים אובדים בסופו של דבר, אבל לשכפולים שמתמחים לתפקודים חדשים חשובים באופן הסתגלותי יש סיכוי גדול בהרבה להישמר.

בכל אחד משני מיני השמרים, לאחר האב הקדמון המשותף האחרון שלהם, א כמות משמעותיתגנים חדשים שחוזרים על עצמם. התוצאות שלנו מראות כי שיא כזה בשכפול של גנים שנשמרו הוא אות לאבולוציה אדפטיבית ברמה הגנומית.

בנוסף, התוצאות שלנו מצביעות על גישה חדשהלזהות גנים שעלולים להיות קשורים להתאמות פנוטיפיות של עניין. אם שניים רחוקים אורגניזם קשורפיתחו התאמות פנוטיפיות דומות באופן עצמאי, ניתן להשתמש בניתוחים פילוגנטיים, כמו במחקר הנוכחי, כדי לזהות משפחות גנים המשוכפלות באופן עצמאי בשתי שושלות. משפחות גנים כאלה, בתורן, יספקו קבוצה של גנים מועמדים להבנת הבסיס המולקולרי של ההסתגלות המשותף לשתי השושלות.

חפש רצפים והומולוגיה

מערך פרוטאום של 38 גנומים חיידקיים מלאים וכל הרצפים הזמינים מקבוצה של אורגניזמים מייצגים אחרים התקבל מ המרכז הלאומימידע ביוטכנולוגי. לאחר שנקבע הפרוטאום הלא נוצר עבור כל גנום, כל חלבון שימש לחיפוש הומולוגיה בין שאר הפרוטאום. כמו כן, כל חלבון בפרוטאום החלבון האנושי הלא פרודוקטיבי נבדק כנגד כל החלבונים מגנומים אחרים. קריטריון חיפוש קפדני מזהה כהומולוגיים רק חלבונים שמראים הומולוגיה לכל אורך החלבון, ולא הומולוגיה בתחום אחד בלבד או במספר תחומים.

בהתחשב בכל זוגות החלבונים ההומולוגיים, נעשה שימוש בשיטת "קו אחד" לחיפוש משפחות חלבונים. שלב זה מקבץ גנים החולקים הומולוגיה. שיטה זו של אירועי שכפול בזמן אינה מניחה קצב קבוע של אבולוציה מולקולרית ואינה תלויה בהשתרשות עצים.

הגענו למסקנה שגן שהוכפל לפני אירוע קלדוגנטי, אם הענף הפנימי התומך בשכפול זה, נשמר באופן משמעותי. מודל פואסון של התפתחות חומצות אמינו שימש בבניית עצים ליניאריים. חלבונים ריבוזומליים לא שימשו בניתוחי עצים ליניאריים מכיוון שרצפי חומצות האמינו של חלבונים אלה היו זהים או כמעט זהים בין המינים, מה שלא מאפשר להעריך את זמן ההתבדלות. לא נכללו גם משפחות אחרות שבהן רצפי חומצות האמינו באותו מין היו זהים.

בכל מין, לא היה הבדל משמעותי בין האמצעים עבור שתי הקבוצות. מכיוון שלא היה הבדל משמעותי בין שתי הקבוצות בכל מין, שתי הקבוצות אוחדו בתוך מינים לניתוח מאוחר יותר. מבחן Levene עבור הומוגניות של שונות דחה את השערת הומוגניות של שונות בין קבוצות אלו, אך השערת הומוגניות של שונות בין קבוצות 1 ו-3 לא נדחתה. מניחים כמה ליטר מים עם חופן אדמה בסיר ומרתיחים 5 דקות.

תן לזה להתקרר ולנקות, ואז לסנן את המים ולהשליך את שארית האדמה. כך, אתה מקבל מדיום תרבות מועשר מלח מינרלי. הניחו לנוזל לשבת לפחות יום אחד כדי לאפשר לגזים האטמוספריים להתמוסס בחזרה לתוכו.

חפצי המזון של אורגניזמים חד-תאיים הם

האצות המיקרוסקופיות האלה אוהבות לחיות בבריכות קטנות של מי גשמים. כאשר הם בצרות, הם נוטים להישאר בתחתית ולהפוך לצבע אדום. לכן, קל למצוא אותם בגלל הכתמים האדומים הנראים בבירור שהם יוצרים בתחתית ובדפנות של מיכלים לבנים או על המכסה. אם אתה לא מוצא, השאר קערת פלסטיק לבנה בחוץ עם מים נקייםאו מי גשם.

אם יתמזל מזלכם, לאחר מספר ימים תראו עקבות של אדום על הקירות ובתחתית הקערה. אסוף חלק מהמשקע האדמדם הזה והנח אותו בצנצנת או מבחנה המכילה מי גשמים מועשרים במצע התרבות הקטן שתואר לעיל. במקום מי גשם, אתה יכול גם להשתמש מי ברזאם אתה נותן לו לעמוד יום אחד כדי לתת לכלור שבו להתאדות. סגור את הצינור עם מכסה המאפשר אוויר אך לא אבק. סביר להניח שיהיו מיקרואורגניזמים אחרים.

אם אתה רוצה לשרטט את הגידול המספרי של הדגימה שלך, קח טיפת תרבית ועם מיקרוסקופ סטריאוסקופי ספור את מספר ההמטוקוקים. חזור על תהליך זה כל יום. צייר תרשים וחשב את זמן שכפול התא. אתה תבחין שהוא יהפוך יותר ויותר בסיסי. למעשה, האצות המיקרוסקופיות הללו מסירות פחמן דו חמצני, אשר מחמצן את המים. מדי פעם מוסיפים כמה טיפות מוגז מים מינרלים, שמכיל הרבה מומס פחמן דו חמצני, לתרבות.

טריפנוזומה הגורמת למחלת שינה נישא

עלייה בבסיסיות תיצור קשיים עבור היבול. כדי לפתור בעיה זו, הוסף כמה טיפות חומץ. כדי לשמור על יציבות ה-pH של התרבית, הוסף לה תמיסת חיץ. הצינור התחיל ונגמר בצנצנת זכוכית בנפח של מספר ליטרים, שהכילה משאבת מים קטנה לאקווריומים. כנראה שעדיף להשתמש באלכוהול או מי מלח. אצה זו מעובדת לייצור אסטקסנטין, קרוטנואיד בעל תכונות נוגדות חמצון. קשה לדמיין שהדבר הספוגי בתמונה מורכב בעצם מתא אחד, לא?

תיאור קצר של המסמך

הכירו את האורגניזם החד-תאי הגדול בעולם, בקוטר מרבי של לפחות 20 ס"מ! הדגימות היו בפנים מצב רעומחולק לחלקים רבים. מורי וברידי גילו זה עתה את הקסנופיופור החד-תאי הראשון. שֶׁלָהֶם מאפייןמורכב מהעובדה שהם מורכבים מנוזל צמיג הנקרא ציטופלזמה, המכיל גרעינים רבים המפוזרים באופן שווה על כל ההיקף. התא מסתעף ומתפצל למאות צינורות, המסתעפים ומתחברים ברשת מורכבת ביותר.

לכל אדם יש כמה גרעינים מפוזרים דרך הצינורות. ככל שגודל הבדיקה גדל, התא עוזב את חלקיו, אותם ניתן ללכוד מספר בעלי חיים קטנים, כגון נמטודות. למשל, אין לנו מושג לגבי רבייה של מינים ושלהם מעגל החייםבדרך כלל. Xenophyophores הם חלק מקבוצת הפורמיניפרה. גם איך הגוף אוכל לא ידוע. עם זאת, מחקרים הראו כי קסנופנופס יש ריכוז גבוהשומנים בציטוזול, מה שמצביע על כך שהם יכולים להאכיל מחיידקים מהמשקעים המרכיבים את צינורות החול.