Vědci konečně popraskali jedno z nejpodivnějších tajemství v biologii plazů: Jak vousatí draci rozhodují o jejich sexu.
Průlomové genomy odhalují tajemství vousatých draků
Dva samostatné výzkumné týmy nyní vydaly téměř úplné referenční genomy centrálního vousatého draka (Pogona Vitticeps), ještěrku druh To se široce pohybuje v celé střední východní Austrálii a je také oblíbeným mazlíčkem v Evropě, Asii a Severní Americe.
To, co způsobuje, že tento plaz vyniká, je jeho neobvyklý systém určování pohlaví: zda se vyvíjí jako muž nebo samice, závisí nejen na jeho chromozomech, ale také na teplotě, při které se jeho vejce inkubují. Kvůli tomuto duálnímu mechanismu tento druh již dlouho sloužil jako model pro studium toho, jak je u zvířat stanoven sex.
S velkým pokrokem v sekvenování genomu vědci konečně určili specifickou oblast genomu a identifikovali pravděpodobný genem určujícím pohlaví vázaný na vývoj mužů. Skutečnost, že dvě nezávislé skupiny dosáhly tohoto závěru pomocí různých metod, dává objevu mnohem větší váhu.
U vousatých draků, jak genetické, tak environmentální vlivy formují sex. Na rozdíl od většiny druhů, kde je pohlaví stanoveno výhradně chromozomy, mohou tyto ještěrky za určitých podmínek potlačit genetiku. Když jsou vejce nesoucí mužské chromozomy vystaveny vysokým inkubačním teplotám, mohou se hatchlings vyvinout na plně funkční ženy.
Rozmotání chromozomů Z a W
Stejně jako mnoho plazů a ptáků i vousatí draci používají systém ZZ/ZW pohlavních chromozomů: muži mají dva odpovídající chromozomy ZZ, zatímco ženy mají jeden z a jeden W. Situace se stává složitější, protože jednotlivci ZZ, kteří jsou geneticky muži, se mohou stávat ženami, pokud jsou inkubováni dostatečně teplými teplotami, aniž by se řídili na chromozome nebo přidružené geny.
Nedávný pokrok v ultra dlouhém sekvenování nanopore umožnil sestavení pohlavních chromozomů z telomer do telomer (T2T) a jasně identifikovat oblasti, které se nekombinují. Díky tomu je mnohem snazší zúžit seznam možných genů určujících pohlaví. Tato technologie také umožňuje vědcům lépe rozlišovat mateřské a otcovské verze genomu, což umožňuje přímé srovnání chromozomů Z a W detekovat ztrátu genu nebo funkční rozdíly, které by mohly vysvětlit, jak je pohlaví kontrolován u druhu.
Dva týmy, dvě technologie, jeden objev
První příspěvek vědců z BGI, Čínské akademie věd a Zhejiang University, používá krátké čtení DNBSEQ v kombinaci s dlouhým čtením z nového sekvenceru Cycloneseq Nanopore, což je první zvířecí genom publikovaný pomocí této technologie. Generování druhého genomu vedli vědci z University of Canberra s financováním z BioPlatforms Australia, Australian Research Council a Pacbio Singapur as příspěvky k analýzám od vědců z vědců Australská národní univerzitaGarvan Institute for Medical Research, University of New South Wales a Csiro Autonon University of Barcelona (UAB) ve Španělsku. Tato sestava používá Pacbio HIFI, ONT Ultralongové čtení a sekvenování Hi-C.
Mít referenční genomy publikované pomocí těchto dvou různých technologií umožňuje poprvé srovnání mezi technologiemi ONT a Cycloneseq. Obě technologie se také navzájem doplňují zkoumáním otázky určování pohlaví pomocí různých přístupů.
První genom sekvenoval ZZ Mužského centrálního vousatého draka, aby charakterizoval poprvé celé pohlavní chromozom Z, zatímco druhý sestavil genom ženského ZW jednotlivce. Nový nanoporový sekvencer také umožnil zotavení přibližně 124 milionů párů bází dříve nepopsaných a chybějících sekvencí (téměř 7% genomu), které obsahovaly četné geny a regulační prvky pro lepší objasnění komplikovaného systému stanovení pohlaví.
Určování genu hlavního pohlaví
Oba projekty shromáždily 1,75 GBP genomové sestavy výjimečně vysoce kvalitních, aby sestavily všechny kromě jednoho z telomerů, a jen několik mezer zůstalo většinou umístěno v mikrochromozomech. Použití těchto údajů ukázala, že pohlavní chromozomy specifické pro Z a W byly sestaveny do jednotlivých lešení a „pseudo-autosomální oblast“ (PAR), kde se pohlavní chromozomy a rekombinu detekovaly také na chromozomu 16.
Sekvenování samčího draka týmem BGI hledalo geny specifické pro Z, ale ne W chromozomy, a Amh a Song2 (Anti-Müllerian Hormone Gen a jeho receptor) Plus BMPR1A byli určeni jako silní kandidáti na pohlaví určující geny u tohoto druhu. Sekvenování ženského draka australským týmem vedeným do stejné oblasti určujícího sexuálního určování sexu (SDR) jejich dračího genomu a také zvýrazněno Amh a Song2 jako pravděpodobné kandidátní geny.
Studium výrazu v různých nalezených vývojových fázích Amh měl významné vzorce exprese zkreslených mužskými muži, což z něj činí nejpravděpodobnější kandidát jako hlavní gen určující pohlaví. Diferenciální exprese jiného genu souvisejícího s pohlavím NR5A1 na par naznačuje, že příběh může být komplikovanější, jako NR5A1 kóduje transkripční faktor s vazebnými místy na Amh Promotorová oblast.
Na rozdíl od mnoha ryb, které se připisují Amh-podobné genům při určování pohlaví, autozomální kopie Amh a jeho gen receptoru Song2 zůstat neporušený a funkční. Mohlo by to být tak, že pohlaví je určováno nějakou formou kauzy mezi geny na pohlavních chromozomech vousatého draka zmírněného jejich zbytkovými autosomálními kopiemi.
Landmark Find: AMH se objevuje jako kandidát
Hlavním vrcholem těchto sestav je proto objev genetických prvků ústřední pro sexuální diferenciaci mužů v obratlovcina pohlavních chromozomech. Geny Amh a ti, kteří kódují jeho receptor AMHR2, byli zkopírováni do chromozomu Z v nerekombinující oblasti, a tak jsou zřejmými kandidáty na hlavní pohlaví určující gen pracující prostřednictvím mechanismu založeného na dávkování u tohoto druhu, objev, který unikl objev po mnoho let. Žádný hlavní sex určující gen podobný Sry u savců nebo DMRT1 U ptáků byl doposud objeven u jakéhokoli druhu plazů. Toto nové dílo poskytuje jasného kandidáta Amhkterý je přítomen ve dvojnásobné dávce u samce ZZ a jediné dávky u ZW ženy.
Arthur Georges z University of Canberra a starší autor ve druhém článku říká o užitečnosti této práce: „Předpokládáme zrychlený výzkum v jiných oblastech vyplývajících z těchto nově dostupných shromáždění, jako je kraniální vývoj, vývoj mozku, behaviorální studie, genové genové a genové interakce v modelu s modelovým modelem, které jsou v jednotlivých oblastech, s nimiž jsou v mnoha jiných oblastech, s nimi, s nimiž jsou v mnoha jiných oblastech, a to s přívěsným modelem, s přímým modelem, s přívěsným modelem, s přívěsným modelem, s nimiž jsou v mnoha jiných oblastech, s nimiž jsou s upraveny, s modelkou s stupňováním modelu s mobilním modelem, s modelem, který je v jednotlivých oblastech, s nimiž je v jednotlivých oblastech, s nimi, kteří jsou v mnoha jiných oblastech, s co doprovázeli modely, které jsou v jednotlivých oblastech s názvem. ať už je to myš, člověk nebo pták. “
Rychlý nárůst Číny v genomové technologii
„Nikdy jsem nepřestal být ohromen rychlostí pokroku čínské vědy. V relativně několika letech BGI a její doprovodné podniky vyvinuly sekvenční technologie, které přinášejí výsledky jako dobré a propustné a nákladové efektivity, což je lepší, než konkurenční technologie na trhu.
Qiye Li od BGI a vedoucí autor v prvním dokumentu hlavního vedoucího čínského projektu vysvětluje jejich důvody pro používání tohoto přístupu: „Rozhodli jsme se začít pracovat na vousatém genomu v loňském roce jako první zvířecí genom pro tento nový sekvencer, protože to byl rok draka v Číně. Opakující se a vysoce GC, které byly tradičně náročné pro sestavení. příběh. “
Důvěra posílená nezávislým důkazem
Mít dva samostatné projekty nalezení stejných klíčových kandidátních hlavních genů nezávisle na sobě výrazně zvyšuje důvěru v tato zjištění. A otevřené sdílení všech údajů umožňuje ostatním stavět na této práci, zejména proto, že přesná role některých dalších přispívajících transkripčních faktorů spojených s určováním pohlaví dosud není plně vyřešena. Generování těchto dvou nových vysoce kvalitních sestav genomu je však masivním krokem vpřed k pochopení úplného příběhu o sexuálním určování u tohoto druhu.
Reference:
„Téměř dokončená sestava genomu vousatého draka.“ Pogona Vitticeps Poskytuje vhled do původu pogónových sexuálních chromozomů “od Qunfei Guo, Youliang Pan, Wei Dai, Fei Guo, Tao Zeng, Wanyi Chen, Yaping MI, Yanshu Zhang, Shuaizhen Shi, Wei Jiang, Huimin, Cai, Huimin, Chenta, Chenta, Chenta, Chenta, Chenta, Chenta, Chenta, Chentas, Chentas, Chentas, Chentas, Chentas, Chentar, Chentas, Chentas, Chenta. Shi, Xu Yan, Junyi Chen, Chongyang Cai, Jingnan Yang, Xu Xu, Ying Gu, Yuliang Dong a Qiye Li, 19. srpna 2025, Gigascience.
Doi: 10.1093/gigascience/giaf079
„Nebližší sestava genomu a anotace pro australský centrální vousatý drak Pogona Vitticeps„Harmip R Patel, Kirat Alreja, Andre LM Reis, J King Chang, Zahra Chew, Hyungtaek Jung, Jillian M Hamundand, Ira W DeVeson, Aurora Ruiz-Herrera, Laia Marin-Gual, Clare e Holleley, Zewes Zhang. 2025, Gigascience.
Dva: 10.1093/Gigascience/GIAF085
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
