적어도 지난 50 억 년 동안 진화 이야기에서 가장 중요한 주제는 복잡성이 높아지고 있습니다. 물론 다른 주제가 있지만, 인생은 의심 할 여지없이 그 기원 이후 더 복잡해졌습니다. 초기 세포가 함께 모여 다세포 연합을 형성합니다. 이 사람들은 천년이 지나갈 때 더 복잡한 몸과 생활 방식을 개발하여 생계를 유지하는 더 다양한 방법을 찾았습니다. 신체가 더 복잡해지면서 게놈도 마찬가지입니다.
그러나 최근 자연 생태학 및 진화에 나타난 최근의 연구 적어도 동물 역사에서 중요한 시점에서 진화 한 해파리, 겸손한 유기체의 경우에는 사실이 아님을 보여줍니다. 그들은 거대한 도약을 복잡하게 강화하기 위해 더 많은 유전자 (특히 다른 유전자)가 필요하지 않았습니다. 이 새로운 연구는 복잡성의 진화에 대한 직접적인 게놈 서명을 찾는 데 의문을 제기하는 점점 더 많은 작업에 추가됩니다.
해파리는 생명의 동물 나무의 Cnidarian 지점에서 바다 아네모네, 산호 및 히드라와 함께 앉아 있습니다. Cnidars를 이끄는 포크는 동물이 양측으로 대칭이되기 전에 마지막 턴 오프를 나타냅니다. 이는 나중에 혁신과 함께 온 복잡성 때문에 연구하기에 흥미로운 그룹이됩니다. 해파리는 사촌처럼 그들의 삶을 시작합니다. 사촌 들과는 달리, 그들은 결국 자유롭게 깨고 메두사 (Medusa)로 알려진 자유 스프림 형태로 변모했다.
Gold는 Medusa 단계가 복잡성의 양자 도약을 나타냅니다. Medusas는 플랑크톤을 적극적으로 사냥하고 빛과 방향을 감지하는 신경 감각 구조로 물 칼럼을 탐색합니다. 고정식 용종에서 떠 다니는 메두사로가는 것은 공기를 통해 수영을하고 스프링적이고 그물 같은 부속물로 새를 포착하는 능력을 발전시키는 인간과 거의 비슷합니다.
그러나 동물의 복잡성을 측정 할 때의 위험은 그것에 대해 객관적이기가 어렵다는 것입니다. 하버드 대학교의 생물 학자 인 Mansi Srivastava는 동물 복잡성을 연구 하고이 연구에 관여하지 않았으며, 복잡성을 보는 방법이 우리가 정의하려는 것보다 우리와 더 관련이있을 수 있다고 경고합니다. 우리는 스폰지와 해파리와 매우 다르기 때문에 복잡한 대사 경로 나 "더 간단한"동물 생활의 다른 특징을 놓칠 수있어 뉘앙스가있는 곳에서 단순성을 결론지게합니다.
그럼에도 불구하고 Srivastava와 Gold는 생명의 역사에 복잡성을 묶으면 해파리가 Cnidarian Kin보다 더 복잡하다는 데 동의합니다. 그러나 그들이 어떻게이 점프를했는지는 불분명했습니다. Gold는“우리는이 단순한 라이프 스타일에서 더 복잡한 생활 방식으로 어떤 종류의 유전 적 변화가 필요한지 전혀 몰랐습니다. 알아 내기 위해 연구원들은 aurelia 의 게놈을 시퀀싱하기로 결정했습니다. , 달 해파리, 그리고 Medusas가없는 Cnidars와 비교하십시오.
생명력의 급진적 인 변화에 유전자 함량이 크게 향상되어야한다면 aurelia 게놈은 해파리에 고유 한 새로운 유전자로 수수께끼를 낳아야합니다. 대신, 골드는 광범위하게 말하면서“ aurelia 사이에는 많은 차이가 없습니다. 더 간단한 라이프 스타일을 가진 친척들.” 몇 가지 새로운 유전자가 있었지만 다른 그룹에서 기대할 수있는 것 이상은 없었습니다.
이 발견은 금에 크게 놀라운 일이 아니 었습니다. 왜냐하면 다른 다른 종의 게놈은 당신이 그들에게 쪼그리고 앉으면 상당히 비슷해 보이기 때문입니다. 골드는 이미 더 미묘한 가설을 가지고있었습니다. 신체를 구축 할 때 유전자가 중요한 것이 아니라 사용될 때도 존재합니다. 해파리에서 복잡성을 구축하는 유전자를 찾고 있다면 Medusa 개발 중에 복잡성이 나타날 때이를 찾는 것이 합리적입니다. 금은 해파리에 고유 한 유전자가 폴립에서 메두사로 변형되는 동안 활성화 될 것이라고 생각했습니다.
그러나 놀랍게도, 그것은 그가 찾은 것이 아닙니다. 해파리에 고유 한 새로운 유전자는 다른 오래된 유전자보다 Medusa 단계 또는 발달 단계에서 더 이상 발현 될 가능성이 없었습니다. Gold는“광범위한 유전자 수준에서는 인생의 역사에서 이러한 큰 변화를 만들기 위해 게놈에 큰 변화가 필요하지 않은 것 같습니다.”라고 Gold는 말했습니다.
대안적인 설명은 원산지 이야기를 뒤집어 차이가 없음을 설명합니다. 아마도 Medusa 단계의 형태로 복잡성은 초기 Cnidarians에 존재했지만 해파리를 제외한 모든 관련 그룹에서는 사라졌습니다. 골드는 후자가 가능성이 낮다고 생각하지만, 어느 시나리오 모두 비슷한 게놈 서명을 생성 할 것입니다. 다른 단계의 발산 단계에서 더 많은 cnidarian 시퀀스를 비교하면 결국 답이 드러납니다.
Srivastava는“해파리가 Medusa 단계를 만들기 위해 많은 새로운 유전자를 발명하는 것이 아니라는 것은 그리 놀라운 일이 아닙니다. 그녀는 Medusa 단계에서 새로운 유전자가 과도하게 표현되지 않았다는 사실에 흥미를 느꼈습니다.“동일한 유전자를 다른 방식으로 연결하여 매우 다른 신체 계획이 발생할 수 있습니다.”
.골드의 결과는 다른 해파리 게놈 인 clytia 의 결과와 크게 일치합니다. . 그 연구도 새로운 유전자에 큰 역할을하지 않았다. 미스터리에 추가하기 위해 clytia 에서 , 더 고대적이고 보존 된 통로는 Medusa 개발에서 더 큰 역할을했습니다.
어쨌든, 현재, 해파리 에서이 변성을 조정하는 유전 적 변화는 알려지지 않았다. 형질 전환은 단백질을 암호화하지 않고 유전자가 켜지거나 꺼질 때 조절되는 게놈의 영역에 의존 할 수 있습니다. 아마도 새로운 유전자의 점수를 발전시키는 대신 기존 유전자 네트워크를 재정렬하여 인생이 혁신하기가 더 쉬울 것입니다. 또는 게놈의 광범위한 첫 번째 패스는 단순히 그 과정에서 외부 역할을하는 소수의 코딩 유전자를 놓쳤을 것입니다.
aurelia 게놈은 복잡성에 대한 우리의 견해를 복잡하게하는 점점 더 많은 연구에 참여합니다. 과학자들이 생명 나무의 다른 가지의 다른 가지의 유전자와 게놈을 비교하기 시작했을 때, 그들은 큰 차이를 발견 할 것으로 예상했지만 대신 놀라운 유사성을 발견했습니다. 예를 들어, 인간과 고양이는 유전자의 약 90 %를 공유합니다. 우리는 약 8 억 년 동안 분리 되었음에도 불구하고 게놈의 거의 3 분의 2를 과일 파리와 공유합니다.
가장 초기 동물 혈통조차도 예상치 못한 복잡성을 보유하고 있습니다. Srivastava와 동료들이 2010 년에 첫 번째 스폰지 게놈을 시퀀싱했을 때, 그들은이 뇌가없는 근육질 스폰지에 이미 존재하는 다른 동물의 두뇌와 근육을 만들어 낸 유전자를 찾기 위해 기절했습니다. "유전자는 동일하지만 분명히 똑같은 일을하기 위해 함께 노력하지 않습니다."라고 그녀는 말했습니다.
더 많은 게놈이 시퀀싱되면서 연구원들은 광범위한 브러시 설명을 넘어서 움직일 수 있습니다. Srivastava는“게놈 시퀀싱은 가설을 생성하는 데 정말 훌륭한 도구라고 생각합니다. "그리고 시퀀스 자체는 우리에게 이러한 가설을보다 효과적으로 테스트하는 도구를 제공합니다." CRISPR과 같은 서열 데이터 및 기능 도구로 무장 한 과학자들은 개별 유전자와 유전자 네트워크를 조정하여 연결과 그들이 구축 한 다양한 형태 사이의 관계를 풀기 시작할 수 있습니다.
Srivastava는“복잡성 증가와 관련된 유전자 목록을 제공 할 수 있습니다. 인간이 인간처럼 보이고 스폰지가 스폰지처럼 보이는 이유를 설명 할 수 없습니다.” 그녀에 따르면,“다음 큰 발전은 실험 생물학을하는 힘든 일에서 나올 것입니다.”그리고 그녀는 그 열심히 일하는 곳이 우리를 어디로 데려가는 것을 보게되어 기쁩니다.
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