Büyük maymun ailesinin tüm canlı türlerinden erkeğe özgü Y kromozomlarının DNA dizisinin yeni analizi, bu esrarengiz kromozomun nasıl evrimleştiğini anlamamıza yardımcı oluyor. Y kromozomunun evriminin daha net bir resmi, insanlarda erkek doğurganlığını incelemek kadar, üreme modellerini ve büyük maymunlardaki erkek soylarını izleme yeteneğini anlamak için önemlidir ve bu, nesli tükenmekte olan bu türler için koruma çabalarına yardımcı olabilir.
Penn State’teki bir biyolog ve bilgisayar bilimcisi ekibi, orangutan ve bonobodan Y kromozomunu sıralayıp bir araya getirdi ve bu dizileri mevcut insan, şempanze ve goril Y dizileriyle karşılaştırdı. Ekip, karşılaştırmadan türler arasındaki davranışsal farklılıklara uyan evrim kalıplarını netleştirmeyi başardı ve tüm büyük maymunların atalarında Y kromozomunun nasıl göründüğüne dair bir model oluşturdu.
Araştırmayı anlatan bir makale dergide 5 Ekim 2020’de görünüyor Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.
“Y kromozomu, erkek doğurganlık ve sperm üretimi için kritik olan genleri içerir, ancak genomik çalışmalarda genellikle ihmal edilir, çünkü sıralama ve bir araya getirilmesi çok zordur, “diyor Penn State’te yüksek lisans öğrencisi olan araştırma ve ilk yazarı Monika Cechova kağıt. “Y kromozomu, DNA dizilemesi, dizileri bir araya getirme ve karşılaştırma için dizileri hizalama için çok sayıda tekrarlayan dizi içerir. Y kromozomuyla başa çıkmak için kullanıma hazır yazılım paketleri yok, bu nedenle bu engellerin üstesinden gelmek ve ilginç biyolojik soruları ele almamızı sağlayan deneysel ve hesaplama protokollerimizi optimize etmek zorunda kaldık. “
Y kromozomu sıra dışı. Nispeten az sayıda gen içerir ve bunların çoğu erkek cinsiyet belirleme ve sperm üretimi; tekrarlayan DNA’nın büyük bölümleri, tekrar tekrar tekrarlanan kısa diziler; ve büyük DNA palindromları, binlerce harf uzunluğunda olabilen ve aynı ileri ve geri okunabilen tersine çevrilmiş tekrarlar.
Ekibin insan, şempanze ve goril dizilerini karşılaştıran önceki çalışmaları bazı beklenmedik kalıpları ortaya çıkarmıştı. İnsanlar şempanzelerle daha yakından ilişkilidir, ancak bazı özellikler için insan Y, goril Y’ye daha çok benziyordu.
“Yalnızca dizi özdeşliğini karşılaştırırsanız – dizinin As, Ts, Cs ve Gs değerlerini kromozomlarPenn State’de Pentz Biyoloji Profesörü ve araştırma ekibinin liderlerinden biri olan Kateryna Makova, “insanlar tahmin edebileceğiniz gibi şempanzelere daha çok benziyor. Ama hangi genlerin mevcut olduğuna bakarsanız, tekrarlayan türler. diziler ve paylaşılan palindromlar, insanlar gorillere daha çok benziyor. Daha fazlasının Y kromozomuna ihtiyacımız vardı büyük maymun türler neler olup bittiğinin ayrıntılarını ortaya çıkaracak. “
Bu nedenle ekip, şempanzenin yakın akrabası olan bonobonun Y kromozomunu ve daha uzaktan akraba olan bir orangutanı sıraladı. Araştırmacılar, bu yeni dizilerle, bonobo ve şempanzenin, hızlanan DNA dizisi değişikliği ve gen kaybı oranlarının olağandışı örüntüsünü paylaştığını görebiliyorlardı, bu da bu modelin iki tür arasındaki evrimsel bölünmeden önce ortaya çıktığını gösteriyor. Öte yandan, karşılaştırmaları temel almak için bir dış grup görevi gören orangutan Y kromozomu, diğer büyük maymunlarla bilinen ilişkisine dayanarak beklediğiniz gibi görünüyordu.
Penn State’te yüksek lisans öğrencisi ve makalenin ilk yazarı Rahulsimham Vegesna, “Hipotezimiz şempanze ve bonobolarda gördüğümüz hızlı değişimin çiftleşme alışkanlıklarıyla ilgili olabileceğidir” dedi. “Şempanze ve bonobolarda, tek bir döngüde birden fazla erkeğe sahip bir dişi eş. Bu, ‘sperm rekabeti’ dediğimiz şeye yol açar, tek bir yumurtayı döllemeye çalışan birkaç erkeğin spermi. Bu durumun evrimsel baskıyı sağlayabileceğini düşünüyoruz. şempanze ve bonobo Y kromozomundaki değişimi, farklı çiftleşme modellerine sahip diğer maymunlara kıyasla hızlandırmak için, ancak bu hipotez, bulgularımızla tutarlı olsa da, sonraki çalışmalarda değerlendirilmelidir. “
Ekip, Y kromozomunun bireysel türlerde nasıl evrimleştiğine dair bazı ayrıntıları ortaya çıkarmanın yanı sıra, modern büyük maymunların atalarında Y kromozomunun nasıl göründüğünü yeniden yapılandırmak için büyük maymun dizileri setini kullandı.
Vegesna, “Atalara ait büyük maymun Y kromozomuna sahip olmak, kromozomun nasıl evrimleştiğini anlamamıza yardımcı oluyor” dedi. “Örneğin, Y üzerindeki tekrar eden bölgelerin ve palindromların çoğunun atalardan kalma kromozomda zaten mevcut olduğunu görebiliriz. Bu da, bu özelliklerin tüm büyük maymunlarda Y kromozomu için önemini savunuyor ve bize ayrı türlerin her birinde nasıl evrimleştiklerini keşfedin. “
Y kromozomu da sıra dışıdır çünkü çoğu kromozomun aksine, eşleşen bir partneri yoktur. Her birimiz 1’den 22’ye kadar kromozomların iki kopyasını alırız ve sonra bazılarımız (dişiler) iki X kromozomu alırız ve bazılarımız (erkekler) bir X ve bir Y alırız Ortak kromozomlar, ‘rekombinasyon’ adı verilen bir süreçte bölümler değiştirebilir. kromozomları evrimsel olarak korumak için önemlidir. Y’nin bir ortağı olmadığı için, Y’deki uzun palindromik dizilerin kendileriyle yeniden birleşebileceği ve böylece genlerini koruyabileceği varsayılmıştı, ancak mekanizma bilinmiyordu.
Cechova, “Bu ‘kendi kendine yeniden birleşmenin’ nasıl kolaylaştırıldığını görmek için, kromozomun üç boyutlu organizasyonunu yakalayan Hi-C adlı bir teknikten alınan verileri kullandık,” dedi. “Bulduğumuz şey, kromozomun birbiriyle yeniden birleşen bölgelerinin, kromozomun yapısı tarafından uzamsal olarak birbirine yakın tutulmasıydı.”
Penn State’de bilgisayar bilimi ve mühendisliği ile biyokimya ve moleküler biyoloji doçenti ve araştırma ekibinin diğer lideri Paul Medvedev, “Y kromozomu üzerinde çalışmak birçok zorluk getiriyor” dedi. “Y dizisinin son derece tekrar eden doğasını hesaba katmak için özel yöntemler ve hesaplamalı analizler geliştirmemiz gerekiyordu. Bu proje gerçekten disiplinler arasıdır ve ekibimizde sahip olduğumuz hesaplama ve biyolojik bilim insanlarının kombinasyonu olmadan gerçekleşemezdi. . ”
Monika Cechova ve diğerleri, Büyük maymun Y kromozomlarının dinamik evrimi, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı (2020). DOI: 10.1073 / pnas.2001749117
Tarafından sunulan
Pensilvanya Devlet Üniversitesi
Alıntı: Büyük maymunlarda deşifre edilen Y kromozomunun evrimi (2020, 6 Ekim) 6 Ekim 2020 tarihinde https://phys.org/news/2020-10-evolution-chromosome-great-apes-deciphered.html adresinden alındı
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin olmaksızın hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.