В темноте в течение 11 миллионов лет: как слепая пева

В анализе геномов всех известных видов AmblyopsID исследователи обнаружили, что различные виды колонизировали системы пещер независимо друг от друга и отдельно развивали сходные признаки, такие как потеря глаза и пигмент, поскольку они адаптировались к своей темной пещерной среде.

Их выводы опубликованы в журнале Молекулярная биология и эволюцияПолем

Изучив генетические мутации, которые заставляли выродить глаза рыб, у исследователей развились своего рода мутационные часы, которые позволяли им оценить, когда каждый вид начал терять глаза. Они обнаружили, что связанные с зрением гены самых старых видов пещеры, певена Озарка (Troglichthys Roses) начал вырождение до 11 миллионов лет назад.

Техника обеспечивает минимальный возраст для пещер, которые рыбы колонизировали, так как певать, должно быть, обитал в подземных водах, когда их зрение начало отменять, сообщили исследователи.

«Древние подземные экосистемы Восточной Северной Америки очень сложны на сегодняшний день, используя традиционные геохронологические методы знакомства с пещеры, которые ненадежны, превышающие верхний предел от 3 до 5 миллионов лет»,-сказал Чейз Браунштейн, ученик из Йельской школы искусств и нехватки, в Министерстве экологии и эволюционной биологии, и выпускника исследования. «Определение возраста рыбных линий, адаптированных в пещере, позволяет нам вывести минимальный возраст пещер, в которых они обитают, потому что рыбы не начали бы терять глаза, живя среди бела дня. В этом случае мы оцениваем минимальный возраст некоторых пещер более 11 миллионов лет».

Maxime Policarpo Института биологического интеллекта Макса Планка и Базельского университета является автором соавтора.

Для исследования исследователи реконструировали калиброванное по времени эволюционное дерево для Amblyopsids, которое относится к древнему, плотному порядку пресноводных рыб, называемых Percopsiformesиспользуя записи ископаемого, а также геномные данные и сканы с высоким разрешением всех соответствующих эфиров.

Все виды пещерных рыб имеют сходную анатомию, в том числе удлиненные тела и сплюснутые черепа, а их тазовые плавники либо были потеряны, либо сильно уменьшены. Болотные рыбы (Кукушка Чологастер), сестра для линии пещерных рыб, которая обитает в мутных поверхностных водах, также имеет сплюснутый череп, удлиненное тело и без тазового плавника. В то время как он поддерживает зрение и пигмент, вокруг его глаз есть смягчение костей, которые исчезают в пещере. По словам Браунштейна, это говорит о том, что пещеры эволюционировали от общего предка, который уже был оснащен для населения с низким освещением.

Чтобы понять, когда певацкие рыбы начали заполнять пещеры-что-то невозможное, чтобы различить ветви эволюционного дерева-исследователи изучали геномы рыб, изучая 88 генов, связанных с зрением для мутаций. Анализ показал, что различные линии певериков имели совершенно разные наборы генетических мутаций, связанных с потерей зрения. Это, по их словам, предполагает, что отдельные виды колонизируют пещеры и адаптируются к этим подземным экосистемам независимо друг от друга.

Оттуда исследователи разработали метод расчета количества поколений, которые прошли с тех пор, как виды пещерных рыб начали адаптироваться к жизни в пещерах, потеряв функциональные копии генов, связанных с зрением.

Их анализ показывает, что адаптация пещер произошла от 2,25 до 11,3 миллиона лет назад в Ozark Cavefish и от 342 000 до 1,70 миллионов лет назад (как минимум) и от 1,7 до 8,7 млн лет назад (максимум) для других линий певей. По словам исследователей, полученные результаты подтверждают вывод о том, что по меньшей мере четыре линии Amblyopsid независимо колонизировали пещеры после развития от предков, живущих на поверхности.

Исследователи отметили, что максимальные возрасты превышают диапазоны традиционных методов датирования пещер, которые включают изотопный анализ космогенных нуклидов, которые производятся в породах и почвах космическими лучами.

По словам Томаса, профессора экологии и эволюционной биологии на факультете искусств и наук (FAS) и старший автор исследования также предполагают потенциальные последствия для здоровья человека.

«Ряд мутаций, которые мы видим в геномах с певами, которые приводят к дегенерации глаз, аналогичны мутациям, которые вызывают глазные заболевания у людей», – сказал рядом, который также является океанографическим куратором бингхэма в музее Йельского двора. «Существует возможность для трансляционной медицины, посредством которой, изучая эту естественную систему у пещеры, мы можем получить информацию о геномных механизмах заболеваний глазных заболеваний у людей».

Другими соавторами являются Ричард С. Харрингтон из Департамента природных ресурсов Южной Каролины, Ева А. Хоффман из Американского музея естественной истории, Майя Ф. Стоукс из Университета штата Флорида и Дидье Касан из Университета Париж-Цит.