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27. März 2023

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von Science China Press

Kürzlich veröffentlichte das Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Shunping He vom Institut für Tiefseewissenschaft und -technik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften seine Forschungsergebnisse in der Online-Version von Science China Life Sciences.

Sie berichteten über das erste hochwertige Genom eines Tiefseeaals (Ilyophis brunneus), das Aufschluss über die molekularen Mechanismen der Tiefseeanpassung gibt. Die Probe des Tiefseeaals wurde mit Chinas bemanntem Tauchboot „Shen Hai Yong Shi“ in einer Tiefe von 3.500 Metern im Marianengraben gewonnen. Die Forscher identifizierten den Aal durch morphologische Beobachtung und mitochondriale Barcode-Analyse als einen Muddy Arrowtooth Aal (MAE).

Um die molekularen Mechanismen der Tiefseeanpassung beim Aal zu untersuchen, sequenzierten und zusammengesetzten die Forscher zunächst ein hochwertiges Genom des MAE mithilfe der Hochdurchsatzsequenzierungs-, PacBio- und Hi-C-Technologien von Illumina. Anschließend führten sie phylogenetische und vergleichende Genomanalysen durch, um seinen Ursprung und seine Anpassungsmechanismen aufzuklären.

Die Studie ergab, dass mehrere kritische Gene, die mit der Aufrechterhaltung und Regulierung des Zytoskeletts zusammenhängen, spezifische Mutationen erlitten hatten, wie z. B. die Gene TUGBCP3 und ITGA, die eine starke positive Selektion erfuhren. TUBGCP3 ist ein wesentlicher Bestandteil des γ-Tubulin-Komplexes und spielt eine entscheidende Rolle bei der Mikrotubuli-Keimbildung im Zentrosom, während ITGA die Stabilität des Mikrotubuli-Zytoskeletts fördert und den Aufbau des Zytoskeletts reguliert.

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass eine große Anzahl von Genfamilien eine Expansion, positive Selektion und eine schnelle Evolution durchliefen, die mit der DNA-Reparaturkapazität, der Membranflüssigkeit, normalen Transkriptions- und Translationsprozessen und dem Energiestoffwechsel in Zusammenhang standen.

Darüber hinaus ergab die Selektionsdruckanalyse von Tiefseeaalen, Europäischen Aalen und anderen Flachwasserfischarten, dass der ω-Wert von Tiefseeaalen deutlich höher war als der anderer Fischarten, was darauf hindeutet, dass der Tiefseeaal wahrscheinlich eine funktionell beschleunigte Evolution in der extremen Tiefseeumgebung erlebt. Diese genetischen Variationen könnten es dem Tiefseeaal ermöglicht haben, seine Fähigkeit zu entwickeln, sich an extreme Tiefseeumgebungen anzupassen.

Mehr Informationen: Jie Chen et al., Pseudo-Chromosom – Längengenome-Assemblierung für einen Tiefseeaal Ilyophis brunneus beleuchtet die Tiefseeanpassung, Science China Life Sciences (2023). DOI: 10.1007/s11427-022-2251-8

Zeitschrifteninformationen:Wissenschaft China Life Sciences

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