Fugler med høy høyde utvikler lignende egenskaper via forskjellige mutasjoner

Genetic Engineering Will Change Everything Forever – CRISPR (Juni 2019).

Anonim

På den himalaya-omsluttede tibetanske platået og Altiplano-platået i Sør-Amerika - verdens to høyeste bordplater - overlever en rekke få fuglearter 35-40 prosent mindre oksygen enn på havnivå.

Alle fugle med ekstrem høyde har utviklet seg spesielt effektive systemer for å levere det dyrebare oksygen til vevet. Men en ny studie ledet av University of Nebraska-Lincoln og Det kinesiske vitenskapsakademiet har funnet ut at disse fuglene ofte utviklet forskjellige tegninger for å samle proteiner - hemoglobiner - som faktisk fanger oksygen.

Utgitt i Prosedyrene ved National Academy of Sciences, fant studien at mange arter fra de to platåene gjennomgikk forskjellige mutasjoner for å produsere det samme resultatet: hemoglobiner som er mer dygtige til å snøre oksygen fra lungene før de deler det med de andre organene som er avhengige av det.

Disse mutasjonelle forskjellene oppstod ofte selv blant nært beslektede arter som bor på samme plateau, rapporterte studien.

"Du kunne forestille deg, bare på grunn av de forskjellige forfedre utgangspunktene, at de tibetanske fuglene kanskje alle gikk en (mutasjonell) rute, og de andinske fuglene gjorde det vanligvis på en annen måte, " sa medforfatter Jay Storz, Susan J. Rosowski Professor i biologiske fag i Nebraska. "Men det er ikke det vi så. Over hele linjen var det ikke noen regionspesifikke mønstre.

"I begge tilfeller ser det ut til at det var mange forskjellige måter å utvikle en lignende endring av proteinfunksjonen."

Som alle proteiner består hemoglobin av intrikat foldede kjeder av aminosyrer. Samspillet mellom disse aminosyrene dikterer strukturen av et protein, som igjen bestemmer dens egenskaper - hvor lett det binder seg til og frigjør oksygen, for eksempel. Men en mutasjon kan effektivt bytte ut en aminosyre for en kjemisk distinkt versjon på samme sted i proteinet, som potensielt kan endre sin oppførsel i prosessen.

Etter å ha sammenlignet de forfedre versus moderne hemoglobinproteiner av ni arter som bor i det tibetanske platået, identifiserte teamet to tilfeller der fjernt beslægtede arter gjennomgikk identiske, funksjonelt viktige mutasjoner. Men i andre tilfeller utviklet art forskjellige måter å bygge et bedre hemoglobin på.

De siste funnene styrker en 2016 Storz-led studie som ble publisert i tidsskriftet Science, som var den første til å fastslå at vertebrate arter kan følge forskjellige molekylære baner for å nå samme tilpasning. Den studien, som bare undersøkte fugler fra Andes, inspirerte laget til å følge opp med sin sammenligning av Andes- og Himalaya-arter.

"Fugler som har tilpasset seg høyhøydeforhold fra alle disse forskjellige fjellkjedene har gjentatte ganger utviklet hemoglobin med forhøyede oksygenaffiniteter, " sa Storz. "På det (funksjonelle) nivået er alt svært repeterbart, og det er et veldig slående mønster av konvergent evolusjon. Men når det gjelder de faktiske molekylære underlagene, er det langt mindre forutsigbarhet, og det er klart at det er mange mulige endringer som kan produsere samme funksjonelle utfall. "

menu
menu