地球上生命形式令人难以置信的多样性使查尔斯达尔文注意到,“从如此简单的开始,无尽的形式,最美丽,最精彩的已经,并且正在进化。”为了真正理解进化的力量和局限性以产生这种“无穷无尽的形式”,研究生命树中的各种生物是很重要的。幸运的是,新一代测序技术已经能够对几乎任何生物体进行深入的基因组分析,从而扩展了强大的进化分析范围,超越了模式生物。例如,采取绝对不寻常的动物,Dicyemida。
Dicyemida是微观生物,每个仅由约30个细胞组成(图1)。它们是寄生虫,生活在头足类动物的肾囊内,如鱿鱼和章鱼,从宿主的尿液中获取营养。尽管生命周期相对复杂,但双鱼类缺乏分化组织,例如消化道和循环系统,因此代表了动物体内计划减少的最极端情况之一。由于它们的体积小和简化的组织,曾被认为代表了单细胞和多细胞生物之间的联系。然而,他们真正的系统发育位置长期以来一直被认为是有争议的,并且只有在2017年获得博士学位才能解决。冲绳科学技术研究生院的学生Tsai-Ming Lu和Drs。神田幸,敬之佐藤,和秀隆古屋,用于转录组数据,以确定地放置菱形动物门的组内Spiralia,具有分段蠕虫,扁虫,和软体动物(Lu等人。2017年)沿。
现在,同一组研究人员通过对Dicyema japonicum的完整基因组进行测序,扩展了他们对该谱系的分析。结果发表在Genome Biology and Evolution的文章“Dicyemid mesozoans:一种独特的寄生生活方式和一种简化的基因组”中,提供了对这种奇怪的生物体的进一步了解,并揭示了寄生虫在一般情况下共享的趋同模式。
在35个动物门中的15个中观察到寄生,并且被认为已经独立地进化了200多次。虽然每个寄生事件反映了宿主和寄生虫之间的特定相互作用,但寄生虫通常具有某些特征,例如简化的身体计划和复杂的生命周期,这些特征反映了与其他生物“谋生”的生物体通常经历的选择压力。。为了理解寄生的演变,作者试图探索使这种生活方式成为可能的基因组创新。这组作者说,“解码双粒子基因组不仅提高了我们对双叶类生物学的理解,例如它们复杂的生命周期,而且为我们提供了丰富的比较研究资源。从基因组的角度[更好地理解]螺旋体的进化。“
考虑到这些目的,对虾基因组的测序表明,与其他寄生虫一样,它具有减少的基因组,仅有约5,000个基因。这仅包括四个Hox基因,高度保守的基因,对描绘动物身体计划至关重要。特别是,作者指出,“与其他螺旋寄生虫中减少的基因组相比,双鱼类具有更少的基因和极短的内含子大小(~38 bp)。”减少的基因组往往在寄生虫中广泛存在,允许它们通过减少必须维持的遗传物质的数量来限制能量消耗。
为了确定进化如何推动遗传物质的丧失,研究人员调查了哪些基因在全基因组范围内保留或丢失。而不是消除整个代谢途径,似乎个体Dicyema基因从各种途径中丢失,导致流线型和简化的途径。关于保留的基因,作者指出“一些基因的保留可能表明它们的基本功能是由多种途径共享的。”然而,这提出了哪些途径保持功能的问题,尽管不完整以及双鱼类如何克服由丢失的基因引起的生理缺口。
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