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管海葵具有有史以来最大的动物线粒体基因组序列

管海葵Isarachnanthus nocturnus只有15厘米长,但具有迄今为止测序的任何动物的最大线粒体基因组,具有80,923个碱基对。例如,人线粒体基因组(mitogenome)包含16,569个碱基对。

管海葵(Ceriantharia)是最近发表在科学报告上的一篇文章的焦点,该文章描述了由巴西Assis的圣保罗州立大学科学与文学院(FCL-UNESP)教授SérgioNascimentoStampar领导的一项研究的结果。

FAPESP根据与北卡罗来纳大学(UNC)在夏洛特的合作协议,为Ceriantharia(Cnidaria)的进化和多样性以及通过其圣保罗国际合作研究人员(SPRINT)项目定期拨款支持该研究。在美国。

Stampar解释说,有丝分裂基因比核基因组更简单,在夜蛾的情况下,它还没有被测序。例如,人类核基因组包含约30亿个碱基对。本文报道的另一个发现是I. nocturnus和Pachycerianthus magnus(由Stampar小组研究的另一个物种,77,828个碱基对)具有类似于medusae(Medusozoa)的线性基因组,而其他物种(Anthozoa)和大多数动物有圆形基因组。

I. nocturnus位于大西洋,位于阿根廷巴塔哥尼亚海岸,北至美国东海岸。P. magnus生活在亚洲岛周围的海洋环境中。两者都居住在最深15米的水域。

“I. nocturnus的mitogenome几乎是人类有丝分裂原的五倍,”Stampar说。“我们倾向于认为我们在分子上更复杂,但实际上我们的基因组在我们的进化过程中被更多'过滤'。保持这个巨大的基因组在能量消耗方面可能更昂贵。”

这两种管海葵中的有丝分裂原的形状及其含有的基因序列比它们的大小更令人惊讶。

因为它们是密切相关的物种,它们的基因序列应该是相似的,但是I. nocturnus有5条染色体,而P. magnus有8条,并且每个都有不同的基因组成。以前只在medusozoans,海绵和一些甲壳类动物中发现了这种变异。

“根据线粒体DNA的结构,人类和硬骨鱼比这两种海葵更相似,”Stampar说。

圣保罗海岸和南中国海

为了得出这些结果,研究人员在圣塞巴斯蒂昂(SãoSebastião)捕获了标本,该标本位于巴西圣保罗州的海岸,以及位于南中国海的。动物触须的小块用于测序其有丝分裂组织。

迄今为止可从数据库获得的两个物种的基因组由于难以对它们进行测序而不完整。完成研究后,研究人员将这些基因组发布给GenBan,GenBan是由美国国立卫生研究院(NIH)的国家生物技术信息中心(NCBI)在美国维护的数据库。

测序的另一个障碍是由于其难以捉摸的行为而难以收集这些动物。为了应对任何潜在的威胁,管状海葵隐藏在长皮质管中,使其与真正的海葵区别开来,使捕获变得不可能。

“你必须在它周围挖一个洞,有时像一米一样深,并阻止埋在沙子中的管子。所有这一切都必须在水下进行,同时携带潜水装备。否则,它隐藏在埋藏的部分管子,你根本无法抓住它,“Stampar说。

感谢FAPESP的SPRINT计划的支持,美国俄亥俄州立大学的研究同事Stampar和Marymegan Daly在北卡罗来纳大学夏洛特分校与Adam Reitzel和Jason Macrander建立了合作伙伴关系。Macrander当时是Reitzel的博士后研究员,是佛罗里达南方学院的教授。

Reitzel和Macrander专注于利用生物信息学过滤基因组学数据,并将数百万个小片段的线粒体DNA组装成单一序列。他们使用这种技术来获得两种物种的完整线粒体基因组。

“在这种技术中,你对基因组的位进行排序并将它们连成一个圆圈。问题是这只适用于圆形基因组。因为我们找不到一个关闭圆圈的部分,我们意识到基因组必须是线性的就像对于Medusozoa一样,“Stampar说。

这一发现为可能对刺胞动物(水,,甲壳类,息肉,珊瑚和海葵)进行了重新分类。所研究的管海葵似乎与珊瑚和海葵形成一个独立的群体,并显示出与水母有一些相似之处。

但是,在得出明确的结论之前,还需要更多的数据。必要的数据可能来自这些物种的核基因组的测序,Stampar和他的小组打算在2019年底完成。

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