Was Ist Unsere Verbindung Zum Schnabeltier?
Was Ist Unsere Verbindung Zum Schnabeltier?

Video: Was Ist Unsere Verbindung Zum Schnabeltier?

Video: Schnabeltier & Schnabeligel (Doku) | Reportage für Kinder | Paula und die wilden Tiere 2022, Dezember
Anonim

Seltsame Tiere bieten Einblicke in Anpassungen, die für fast alle Säugetiere einzigartig sind.

Das Schnabeltier (Ornithorhynchus anatinus) ist eine seltsam aussehende Kreatur, deren Merkmale den pelzigen Oberkörper und den breiten, flachen Schwanz eines Bibers mit dem gummiartigen Schnabel und den Schwimmhäuten einer Ente kombinieren. Aber sein Aussehen ist nicht alles, was daran seltsam ist. Eine neue Studie zeigt, dass der genetische Code des charakteristischen Säugetiers ein vielseitiges Gebräu aus Vögeln, Reptilien und Säugetieren ist.

Dieses Mix-and-Match-Tier ist jedoch mehr als nur eine Kuriosität. Forscher berichten in Nature, dass sein Genom wichtige Hinweise darauf liefert, wie sich Säugetiere, Vögel und Reptilien vor etwa 315 Millionen Jahren von einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt haben. Und Forscher der Stanford University School of Medicine berichten in Genome Research, dass sie die Entwicklung eines Gens im alten Schnabeltier mit einer mutierten Version beim Menschen in Verbindung gebracht haben, die dafür verantwortlich ist, die Hoden außerhalb des Körpers in einen äußeren Beutel oder Hodensack zu bewegen.

"Wenn Sie sich das [Schnabeltier] -Genom ansehen, haben Sie effektiv ein Patchwork: Orte, die ein bisschen aviärer aussehen, Orte, die ein bisschen reptilisch aussehen, und Orte, die ein bisschen wie ein Säugetier aussehen", sagt Mark Batzer, a Genetiker an der Louisiana State University in Baton Rouge und Mitautor der Naturstudie. "Wenn Sie verschiedene Genome betrachten und sehen, wo verschiedene Prozesse erzeugt wurden, erhalten Sie einen Einblick, wie Dinge funktionieren und warum sie erzeugt wurden."

Batzer war Teil eines internationalen Forscherteams, das das Genom eines wilden weiblichen Schnabeltiers namens Glennie, das im Südosten Australiens lebt, sequenzierte und analysierte. Zu seinen Ergebnissen: Das Schnabeltiergenom ist zwei Drittel so groß wie das menschliche Genom und enthält 18.500 Gene. (Das menschliche Genom umfasst 20.000 bis 25.000 Gene.) Zweiundachtzig Prozent der Gene des Tieres kommen in anderen Säugetieren vor. Das Genom ist in 52 Chromosomen (dicht gepackte DNA-Strukturen, die im Zellkern gespeichert sind) organisiert, von denen 10 das Geschlecht des Tieres bestimmen. (Beim Menschen gibt es 46 Chromosomen - 23 Paare - und nur zwei (X und Y) sind geschlechtsbestimmend.)

Die Stanford-Gruppe verglich das Schnabeltiergenom mit denen von Fischen, Fröschen, Vögeln, Beuteltieren und Plazentasäugern. Ihr Ziel: die Entwicklung einer Familie von Genen zu verfolgen, die als Relaxine bekannt sind. Relaxine stehen hinter der Entwicklung von Merkmalen, die für die meisten Säugetier-Plazenten (Organe, die es Nährstoffen ermöglichen, von schwangeren Frauen zu ihren sich entwickelnden Feten zu gelangen), Brustdrüsen für die Milchproduktion, Brustwarzen und äußeren Hoden einzigartig sind.

Die einzige Art von Säugetieren, die diese Merkmale nicht aufweist, gehört zur Klassifikation Monotreme, einer Ordnung, die das Schnabeltier und die Echidna (oder den Ameisenbär) umfasst und die sich vor 170 Millionen Jahren von anderen Säugetieren abgespalten hat. Monotreme haben eine einzige Öffnung (Cloaca genannt) zum Urinieren, Stuhlgang und Eierlegen. Wie andere Säugetiere scheidet das Schnabeltier Milch über die Haut aus, um die Nachkommen zu füttern, und ist warmblütig - obwohl seine Körpertemperatur fünf Grad Celsius kühler ist als die eines Menschen. Wie Reptilien legt es Eier, hat keine Brustwarzen und beherbergt seine Hoden in seinem Körper in der Nähe seiner Nieren.

"Die testikuläre Abstammung ist ein sehr spezialisierter Prozess, der die Evolution spezifischer Gene erfordert", sagt Sheau Yu Teddy Hsu, Stanford-Assistenzprofessor für Geburtshilfe und Gynäkologie und Mitautor der Studie zur Genomforschung. "Das Schnabeltier dient als 'Brückentier' zwischen Nicht-Säugetieren wie Vögeln und Reptilien, die ihre Hoden in einer Körperhöhle halten, und Plazenta- und Beuteltieren, die ihre Hoden in einem äußeren Hodensack halten."

Externe Hoden ermöglichen es Tieren, eine höhere Körpertemperatur zu haben, ohne wärmeempfindliche Spermien zu gefährden, sagt Hsu. (Eine erhöhte Körpertemperatur ermöglicht eine schnellere Energieerzeugung, was zu größerer Beweglichkeit und schnelleren Reflexen führt, die alle reproduktiv vorteilhaft sind.)

Wissenschaftler wissen bereits, dass ein Gen namens Insl3 für die Hodenabnahme bei Säugetieren und Beuteltieren in der Plazenta wichtig ist. Während ihrer Studie stellten Hsu und seine Kollegen fest, dass Insl3 und ein zweites Relaxin, Rln3, dessen Funktion unbekannt ist, aus einem in Fischen gefundenen Ahnengen entstanden sind.

Hsu sagt, dass Fische eine Kopie des Ahnengens haben; Der Frosch hat zwei Kopien desselben Gens. "Damit sich etwas entwickeln kann, ist die Verdoppelung eines Gens das wichtigste Ereignis", sagt Hsu. "Wir haben festgestellt, dass bei allen [vierbeinigen Tieren] eine Verdoppelung des Ahnengens vorliegt." Eine Kopie dieses Gens wurde zu Rln3; Das andere entwickelte sich zu Insl3, nachdem sich die Monotreme vom Rest der Säugetiere abgespalten hatten.

Hsu sagt, dass das Lernen, wie sich Insl3 anpasst, möglicherweise eine Möglichkeit bietet, das Schicksal der 30 Prozent der frühgeborenen Jungen umzukehren, deren Hoden nicht richtig absteigen. Das Stanford-Team untersucht nun die Entwicklung von Rln2, dem Gen, von dem angenommen wird, dass es mit der Bildung von Brustdrüsen und Brustwarzen zusammenhängt.

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