Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Ciemne jądra chronią przed mutacjami plemników

Recommended Posts

Ciemne jądra chronią ptaki przed mutacjami plemników (Journal of Evolutionary Biology).

Zespół Ismaela Galvána z Université Paris-Sud 11 badał melaninę, której ludzka skóra zawdzięcza swoją barwę. Okazało się, że można ją znaleźć nie tylko tutaj, ale również w jądrach wielu gatunków kręgowców. Melanina występuje głównie w powłoce wspólnej zwierząt (układzie narządów osłonowych pokrywających całe ciało kręgowców; są to skóra oraz jej przydatki, np. gruczoły czy włosy), ale pojawia się też w kilku tkankach pozaskórnych. Francuzi podejrzewali, że skoro pigment jest przeciwutleniaczem, sprawdziłby się jako substancja chroniąca spermę/płciowe komórki macierzyste przed stresem oksydacyjnym i uszkodzeniami DNA.

Naukowcy badali 134 gatunki ptaków. Przyglądali się wskaźnikowi mutacji, a konkretnie substytucji, czyli zamiany jednej pary zasad na inną w cytochromie b mitochondriów, które natura wyposażyła we własne DNA (mtDNA) i które odpowiadają za procesy oddchania na poziomie komórkowym (w łańcuchu oddechowym energia jest pozyskiwana podczas etapowego przenoszenia elektronów na końcowy akceptor tlen). Plemniki potrzebują dużych ilości tlenu, dlatego mutacje w mitochondriach stanowią realne zagrożenie dla ich żywotności i reprodukcji.

Okazało się, że u 42 gatunków ptaków z ciemniejszymi jądrami, np. u sów czy drozdowatych, wskaźnik mutacji mitochondrialnych był niższy. Melanina najczęściej uwidaczniała się w jądrach w okresie godowym. Poza tym nie zauważono związku między zakresem zaciemnienia upierzenia a zaciemnieniem jąder.

Wyniki są tym bardziej interesujące, że melanina występuje u wszystkich organizmów: od bakterii po ssaki. Gdyby melanina rzeczywiście chroniła DNA mitochondriów przed szkodliwym działaniem reaktywnych form tlenu, powstaje uzasadnione pytanie, czemu nie u wszystkich zwierząt rozwinęło się ciemne zabarwienie jąder. Francuzi dywagują, że powodem może być koszt wytworzenia pigmentu. "Co sugeruje, że zwierzęta, które zaciemniają swoje jądra, postępują tak, ponieważ potrzebują tego ze względu na [historycznie] wysoki wskaźnik mutacji [w mitochondrialnym genomie].

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Powszechnie spotykany rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana) może znacząco zmienić nasze rozumienie mechanizmów ewolucyjnych, pomóc w opracowaniu lepszych roślin uprawnych czy w walce z rakiem. To modelowa roślina wykorzystywana do badań w botanice (m.in. w genetyce). A najnowsze badania nad nią przyniosły zaskakujące informacje.
      Zawsze sądziliśmy, że mutacje DNA przytrafiają się losowo na całej jego długości. Okazuje się, że mutacje nie są aż tak bardzo przypadkowe i nie jest przypadkiem, gdy pomagają roślinom. To prowadzi co całkowitej zmiany myślenia o mutacjach, mówi profesor Grey Monroe z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis.
      Uczony wraz z kolegami pracowali przez trzy lata nad skewencjonowaniem DNA setek rzodkiewników pospolitych. Genom tej rośliny jest stosunkowo nieduży, zawiera 120 milionów par bazowych. Genom człowieka ma 3 miliardy par. I to właśnie z powodu tej prostoty rzodkiewnik jest rośliną modelową.
      Prace zaczęły się w Instytucie im. Maxa Plancka, gdzie w warunkach laboratoryjnych hodowano rzodkiewniki. Roślinom zapewniono bardzo dobre warunki. Tak dobre, że egzemplarze, które w naturze by nie przetrwały z powodu różnego rodzaju defektów, mogły nadal rosnąć.
      Gdy następnie zskewencjonowano genom setek rzodkiewników, znaleziono w nich ponad milion mutacji. I – wbrew temu czego się spodziewano – okazało się, że mutacje istnieje nielosowy wzorzec mutacji.
      Na pierwszy rzut oka to, co odkryliśmy, wydaje się przeczyć obowiązującym teoriom mówiącym, że mutacje są całkowicie losowe i jedynie dobór naturalny decyduje o tym, która mutacja się utrzyma, mówi jeden z głównych autorów badań, Detlef Weigel z Instytutu im. Maxa Plancka. Okazało się bowiem, że istnieją całe fragmenty DNA, w których do mutacji dochodzi rzadko. We fragmentach tych odkryto nadreprezentację najbardziej istotnych genów, odpowiedzialnych np. za wzrost komórek czy ekspresję genów. To bardzo ważne fragmenty genomu. Obszary, które są najważniejsze są chronione przed mutacjami, mówi Monroe. Jako, że są to regiony wrażliwe, mechanizmy naprawy DNA muszą być tam szczególnie efektywne, dodaje Weigel.
      Badacze zauważyli, że sposób, w jaki DNA jest zawinięte wokół różnych rodzajów białek wydaje się dobrym wskaźnikiem tego, czy dany fragment będzie ulegał mutacjom. "To oznacza, że jesteśmy w stanie przewidzieć, które geny są bardziej narażone na mutacje, a które mniej. A to daje nam całkiem dobre pojęcie o tym, co się dzieje", stwierdza niemiecki uczony.
      Odkrycie nabiera szczególnego znaczenia na gruncie teorii ewolucji. Oznacza ono bowiem, że rzodkiewnik ewoluował tak, by chronić swoje geny przed mutacjami. To niezwykle ekscytujące odkrycie, gdyż możemy zacząć zastanawiać się, w jaki sposób chronić ludzkie DNA przed mutacjami, cieszy się Weigel.
      Jeśli będziemy wiedzieli, dlaczego jedne obszary DNA są bardziej podatne na mutacje niż inne, możemy spróbować rozwijać rośliny o pożądanych cechach. A także opracować metody ochrony przed mutacjami prowadzącymi do nowotworów.
      Nasza praca daje szerszy obraz sił stojących za naturalną bioróżnorodnością. Może ona zainspirować teoretyczne i praktyczne badania nad ewolucyjną rolą mutacji, czytamy w podsumowaniu badań.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wśród przyrodników badania tanatologiczne (tanatologia to nauka o śmierci) nie są zbyt popularne. Jak podkreśla prof. Piotr Tryjanowski z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, przez długi czas znajdowały się [one] gdzieś pomiędzy nadmierną wyobraźnią badaczy a zestawem mitów. Odnosząc się do tego, czy ptaki przeżywają żałobę, uczony stwierdził, że naukowcy od lat się o to spierają.
      Ornitolodzy, którzy twardo stąpają po ziemi, wolą wybierać bardziej namacalne tematy, np. zagadnienie licznej obecności ptaków na cmentarzach. Kwestiami radzenia sobie przez zwierzęta ze śmiercią bliskich o tyle warto się jednak zajmować, że śmierć to w końcu część życia osobnika.
      Poznając przyczynę śmierci, mogą się chronić przed zagrożeniami
      Pierwsze obserwacje ptasiej żałoby opierały się raczej na przekonaniach, że to, co robią niektóre gatunki – na przykład sroki i inne ptaki krukowate – czyli gromadzenie się wokół martwego osobnika, wydawanie smutnych, alarmowych głosów, a nawet przynoszenie źdźbeł trawy i patyczków, przypomina ludzkie pogrzeby - mówi profesor. Można, oczywiście, wpaść w pułapkę nadmiernej antropomorfizacji, ale należy pamiętać, że takie zachowania mają swoje uzasadnienie. Poznanie przyczyny śmierci pomaga zrozumieć niebezpieczeństwa czyhające na inne osobniki. Nie zaskakuje zatem, że chcą one to zagadnienie bliżej poznać, a przy okazji pewnie, zwłaszcza gdy strata dotyczy bliskiego osobnika [partnera czy potomstwa], poznanie śmierci może wywoływać smutek.
      Badania nad krukowatymi
      Prof. Tryjanowski przypomina, że w 2012 r. naukowcy z USA wykazali eksperymentalnie, że należące do krukowatych modrowronki kalifornijskie (Aphelocoma californica) nawołują się i zlatują do martwego osobnika. Wyniki badania trójosobowego zespołu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis ukazały się w piśmie Animal Behaviour (Western scrub-jay funerals: cacophonous aggregations in response to dead conspecifics).
      W zeszłym roku w piśmie Behavioural Brain Research ukazał się zaś artykuł pt. Brain activity underlying American crow processing of encounters with dead conspecifics. Jego autorzy chcieli sprawdzić, co dzieje się w mózgu wrony amerykańskiej (Corvus brachyrhynchos), gdy spotyka martwego ptaka. W badaniu zastosowano pozytonową tomografię emisyjną z wykorzystaniem fludeoksyglukozy (FDG-PET). Gdy wrony amerykańskie widziały martwą wronę, w mózgach uruchamiały się inne ośrodki (m.in. te odpowiedzialne za podejmowanie decyzji i pamięć długoterminową), niż gdy spotykały innego martwego ptaka (akurat w tych badaniach tym innym gatunkiem była szarobrewka śpiewna). Poza tym naukowcy zauważyli, że w wyniku powtarzającej się ekspozycji ptaki przyzwyczajały się i obojętniały na problem śmierci.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po obu stronach granicy między Austrią a Czechami liczba ptaków na terenach rolniczych wyraźnie się różni się, co ma związek ze strukturą działek rolniczych. Żelazna Kurtyna, która opadła ponad 30 lat temu, wciąż wyraźnie oddziela krajobrazy, a co za tym idzie, wpływa na zespół ptaków lęgowych – komentują autorzy analiz opublikowanych w piśmie Agriculture Ecosystems & Environment.
      Naukowcy z Czeskiej Akademii Nauk, Uniwersytetu Południowoczeskiego w Czeskich Budziejowicach, Mendelova Univerzita w Brnie oraz Instytutu Biologii Ssaków PAN w Białowieży porównali populacje ptaków na terenach rolniczych, leżących blisko granicy Austrii i Czech. Obszar ten dawniej przecinała Żelazna Kurtyna.
      Wystarczy samo większe rozdrobnienie działek, by liczebność ptaków była wyższa. Tymczasem w Polsce i całej UE trend jest odwrotny: dopłaca się do scalania gruntów; nasze badania sugerują, że scalanie to, choć ułatwia produkcję rolniczą, może prowadzić do obniżania się bioróżnorodności.
      W tej pracy pokazujemy, jaka jest relacją między homogenizacją konfiguracyjną krajobrazu a zespołem ptaków lęgowych. Homogenizacja to ujednolicenie krajobrazu. Doskonałym przykładem, znanym z Polski, jest zastępowanie mozaiki niewielkich działek różnych upraw przez ogromne pola kukurydzy albo rzepaku. Homogenizacja ma dramatycznie negatywny wpływ na bioróżnorodność w wielu regionach świata, ale proces ten ma dwie składowe: kompozycja i konfiguracja. Homogenizacja kompozycyjna to spadek liczby rodzajów upraw, np., zamiast mozaiki ziemniaków, buraków, żyta i kukurydzy wszystko zaczyna pokrywać kukurydza. Homogenizacja konfiguracyjna to rozdrobnienie upraw: zamiast 10 działek po 1 ha każda mamy jedną dziesięciohektarową – wyjaśnia jeden z autorów analiz i publikacji, dr hab Michał Żmihorski z Instytutu Biologii Ssaków PAN w Białowieży, który o wynikach badania poinformował na FB
      Dodaje, że te dwa procesy są teoretycznie niezależne, ale zachodzą na ogół wspólnie i niełatwo badać wpływ jednego, wykluczając drugi. Wyjątkiem są tereny przygraniczne.
      Ekipa badaczy z Czech liczyła ptaki na czesko-austriackiej granicy, gdzie na niewielkim obszarze przez lata stosowano dwa różne systemy rolnicze: kołchozy w Czechach i drobne, prywatne rolnictwo w Austrii. W efekcie po obu stronach granicy stopień homogenizacji konfiguracyjnej jest drastycznie różny, ale kompozycja krajobrazu podobna (te same rodzaje upraw dominują). Mając dane o ptakach z obu stron granicy mogliśmy wyizolować efekt homogenizacji konfiguracyjnej - relacjonuje biolog.
      Wyniki pokazują, że ptaków w Austrii jest ok 150 proc. więcej niż w Czechach, co przypisujemy właśnie wyższej homogenizacji konfiguracyjnej w Czechach. Zatem Żelazna Kurtyna, która przecież opadła ponad 30 lat temu, wciąż wyraźnie oddziela krajobrazy, a co za tym idzie, wpływa na zespół ptaków lęgowych – opisuje naukowiec z IBS PAN.
      Jego zdaniem z pracy tej płynie ważny wniosek dla praktyki: Wystarczy samo większe rozdrobnienie działek, by liczebność ptaków była wyższa. Tymczasem mamy w Polsce i całej Unii trend odwrotny: dopłaca się duże pieniądze do scalania gruntów - nasze badania sugerują, że scalanie to, choć ułatwia produkcję rolniczą, może prowadzić do obniżania się bioróżnorodności.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na świecie żyje około 50 miliardów ptaków, wynika z badań przeprowadzonych przez uczonych z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii w Sydney. Naukowcy oszacowali też liczebność 9700 gatunków ptaków. W swojej pracy opierali się na obserwacjach dokonywanych przez miłośników ptaków oraz na specjalnych algorytmach.
      Odkryli, że liczebność wielu znanych australijskich gatunków liczona jest w milionach. Na przykład lorysy niebieskobrzuchej jest 19 milionów, kakadu żółotoczubej 10 milionów a kukubary chichotliwej 3,4 miliona. Są jednak takie gatunki jak przepiórnik czarnopierśny, którego pozostało około 100 osobników.
      Ludzie wkładają wiele wysiłku, by policzyć samych siebie. My przeprowadziliśmy pierwsze tak szeroko zakrojone liczenie innych gatunków, mówi profesor Will Cornwell, jeden z głównych autorów badań.
      Podczas pracy naukowcy skorzystali z bazy eBird, zawierającej niemal miliard wpisów na temat zaobserwowanych ptaków. Tam, gdzie było to możliwe, użyli też danych ze szczegółowych badań terenowych. Opracowali również specjalny algorytm pozwalający na szacowanie globalnej liczebności każdego z gatunków.
      Wzięto przy tym pod uwagę możliwość zauważenia danego gatunku, co zależy od wielkości ptaka, koloru, tego czy lata w stadach i czy żyje blisko miast. Chociaż skupiliśmy się na ptakach, nasza metoda może posłużyć też do obliczania liczebności innych zwierząt, mówi główny autor badań, doktor Corey Callaghan. Oszacowanie liczebności gatunków to kluczowy element wysiłków na ich zachowania. Dzięki temu wiemy, które gatunki mogą być narażone i możemy śledzić zmiany liczebności w czasie, zatem lepiej rozumieć pewne podstawy.
      Naukowcy mówią, że udało im się oszacować liczebność 92% gatunków ptaków występujących na Ziemi. Jedynie cztery z nich należą do „klubu miliarderów”. To gatunki, których liczebność wynosi co najmniej miliard osobników. Są to wróbel zwyczajny (1,6 miliarda), szpak zwyczajny (1,3 miliarda), mewa delawarska (1,2 miliarda) oraz dymówka (1,1 miliarda).
      Zaskoczyło nas, że jedynie kilka gatunków tak bardzo dominuje na świecie, stwierdza Callaghan i zastanawia się, jakie są ewolucyjne podstawy sukcesu tych właśnie gatunków.
      Podczas, gdy jedne gatunki świetnie sobie radzą, przyszłość innych rysuje się w czarnych barwach. W przypadku około 12% badanych gatunków liczebność każdego z nich nie przekracza 5000 osobników. To m.in. krytycznie zagrożona rybitwa chińska, zagrożony gąszczak krzykliwy czy również zagrożony wodnik molucki. Gdy powtórzymy nasze badania za 5–10 lat, będziemy w stanie powiedzieć, jak sobie radzą te gatunki. Jeśli ich populacja się skurczy, to będzie prawdziwy dzwonek alarmowy dla ekosystemu, stwierdza profesor Cornwell.
      Przeprowadzenie takich badań nie byłoby możliwe jeszcze 10 lat temu. Dopiero powstanie tak wielkiej bazy danych jak eBird, prowadzonej przez Cornell Lab of Ornithology, do której informacje prowadziło ponad 600 000 osób, spowodowało, że można szacować liczbę ptaków w skali globalnej.
      Amatorskie obserwowanie ptaków stało się powszechną formą spędzania czasu w XVIII wieku i od tamtej pory nie traci na popularności. Profesor Cornwell mówi, że każdy może założyć konto na eBird i zapisywać tam swoje informacje. Nie trzeba być przy tym ekspertem. Wystarczy na początek nauczyć się rozpoznawać kilka gatunków ptaków, występujących w miejscu, w którym mieszkamy. Możemy poinformować o ptaku, którego zauważyliśmy przez okno, gdy piliśmy poranną kawę, stwierdza uczony.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ludzie, w porównaniu do naszych najbliższych kuzynów – szympansów – są szczególnie podatni na rozwój złośliwych nowotworów pochodzących z tkanki nabłonkowej. Nawet wówczas, gdy brak genetycznej podatności na takie choroby czy gdy nie mają styczności z czynnikami ryzyka, np. z tytoniem. Badania przeprowadzone w Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego (UCSD) pozwalają wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje.
      Na łamach FASEB BioAdvances ukazał się artykuł, którego autorzy informują, że za co najmniej część tej podatności możemy obwiniać unikatową mutację genetyczną, która pojawiła się w czasie ewolucji Homo sapiens.
      W pewnym momencie ludzkiej ewolucji gen SIGLEC12, a konkretnie proteina Siglec-12, którą gen ten koduje na potrzeby układu odpornościowego, uległ mutacji. W jej wyniku utracił on zdolność rozróżniania pomiędzy własnymi a obcymi mikroorganizmami, mówi profesor Ajit Varki z San Diego School of Medicine i Moores Cancer Center. Jednak gen ten nie zniknął z populacji. Wydaje się, że ta dysfunkcyjna proteina Siglec-12 zaczęła czynić szkody u mniejszości ludzi, których organizmy wciąż ją wytwarzają.
      Podczas badań zdrowych i nowotworowych tkanek naukowcy zauważyli, że około 30% osób, które wciąż wytwarzają proteiny Siglec-12 jest narażonych na niemal 2-krotnie wyższe ryzyko pojawienia się zaawansowanego nowotworu niż ludzie, którzy Siglec-12 nie wytwarzają.
      Pomimo utraty ważnego miejsca wiązania kwasu sjalowego proteina Siglec-12 rekrutuje białko Shp2 i przyspiesza wzrost guza w modelu mysim. Sądzimy, że ta dysfunkcyjna proteina Siglec-12 ułatwia u ludzi rozwój złośliwych nowotworów, co zgadza się ze znanymi sygnaturami nowotworów Shp2-zależnych.
      Jak dodaje Ajit Varki, badania takie mogą przydać się w diagnostyce i leczeniu nowotworów. Uczeni już opracowali test z moczu, który pozwala na wykrycie dysfunkcyjnej proteiny. Być może będziemy też w stanie selektywnie wykorzystać przeciwciała przeciwko Siglec-12 podczas chemioterapii i dostarczać je do komórek nowotworowych, bez szkodzenia zdrowym komórkom, dodaje.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...