Melompat gen, aka transposon, mungkin tidak biasa bagi kebanyakan kita, tetapi ia dipaparkan dalam dua kajian terbaru yang berkaitan dengan makhluk laut yang dihargai oleh penyelam skuba - sotong dan naga laut - dan boleh menjelaskan beberapa misteri yang menyelubungi makhluk ini.
Transposon ialah jujukan DNA yang mempunyai keupayaan untuk bergerak dalam genom, set arahan DNA yang terdapat dalam sel. Transposon boleh mengocok atau menduplikasi diri mereka sendiri, menggunakan mekanisme salin dan tampal molekul atau bahkan potong dan tampal, dan boleh menyebabkan perubahan genetik yang cepat apabila ia memasukkan diri mereka sendiri di tengah-tengah atau berhampiran gen, menghalang gen tersebut daripada berfungsi secara normal.
Transposon membentuk 45% daripada genom otak manusia, tetapi kini ia telah ditemui buat kali pertama dalam otak invertebrata, sotong – dan itu mungkin hanya menjelaskan tahap kecerdasannya yang terbukti tinggi.
Kajian itu dijalankan oleh pasukan antarabangsa 20 penyelidik yang diselaraskan oleh Remo Sanges dari Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste dan Graziano Fiorito dari Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZAD) di Naples.
Otak "amat kompleks" dan kebolehan kognitif sotong adalah unik di kalangan invertebrata, kata saintis, dan mereka menganggap gen melompat adalah kunci kepada kerumitan seperti vertebrata ini selepas menemui mereka dalam otak kedua-dua haiwan biasa. sotong (Sotong vulgaris) dan orang California sotong (Sotong bimaculoides).
Seperti pada manusia, sesetengah transposon tidak aktif kerana mereka telah mengumpul mutasi dari semasa ke semasa manakala yang lain, walaupun utuh, disekat oleh mekanisme pertahanan selular - walaupun serpihan dan salinan patah transposon boleh menyediakan bahan mentah untuk evolusi, kata para penyelidik.
Transposon yang paling berkaitan, yang dikenali sebagai Elemen Nuklear Selang Panjang (LINE), kekal berpotensi aktif. Sebelum ini dianggap tidak lebih daripada sisa-sisa masa lalu yang jauh, penyelidikan baru-baru ini telah mendedahkan bahawa aktiviti LINE dikawal dengan baik di dalam otak, terutamanya di kawasan hippocampus, dan boleh dikaitkan dengan kebolehan kognitif seperti pembelajaran dan ingatan.
Genom sotong kaya dengan transposon. Kebanyakannya tidak aktif, tetapi dengan menggunakan teknik penjujukan terkini untuk memfokuskan pada mereka yang masih mampu menyalin dan menampal, para penyelidik mengenal pasti unsur keluarga LINE di bahagian otak sotong yang penting untuk kebolehan kognitif.
"Saya benar-benar melompat ke atas kerusi apabila, di bawah mikroskop, saya melihat isyarat aktiviti yang sangat kuat unsur ini dalam lobus menegak, struktur otak yang dalam sotong adalah tempat pembelajaran dan kebolehan kognitif - sama seperti hippocampus pada manusia, "kata Giovanna Ponte dari SZAD.
"Penemuan unsur keluarga LINE yang aktif dalam otak dua spesies sotong adalah sangat penting, kerana ia menambah sokongan kepada idea bahawa unsur-unsur ini mempunyai fungsi khusus yang melangkaui salin dan tampal," kata Sanges. Kajian itu diterbitkan dalam Biologi BMC.
Seadragon kelihatan
Dalam kes naga laut, yang ditemui di alam liar hanya di Australia, transposon boleh menjelaskan penampilan tersendiri yang sangat dihargai oleh jurugambar dalam air, menurut saintis Universiti Oregon.
Dengan menjujukan genom kedua-dua jenis rumpai dan berdaun naga laut, saintis mendapati bahawa kumpulan utama gen yang dalam vertebrata lain perkembangan langsung muka, gigi, pelengkap dan bahagian sistem saraf telah hilang.
"Seadragons adalah bola ganjil dalam kumpulan ikan yang sudah ganjil," kata pembantu penyelidik Prof Clay Small, merujuk kepada saudara terdekat mereka di Syngnathidae keluarga, kuda laut dan ikan paip.
"Terdapat banyak minat tentang betapa mudah dibentuknya sesuatu evolusi seperti kepala dan muka," kata rakan penyelidik kanan Susie Bassham, yang mengetuai kajian itu bersama Small. "Dan naga laut boleh menjadi kajian kes yang baik untuk soalan seperti itu kerana perbezaan melampau mereka telah berkembang dengan agak cepat." Bersama-sama dengan kuda laut dan ikan paip mereka bercabang kira-kira 50 juta tahun yang lalu, katanya, "yang secara relatifnya baru-baru ini mengikut piawaian evolusi".
Mendapatkan akses jarang kepada sampel tisu melalui Birch Aquarium di Scripps Research dan Tennessee Aquarium, para penyelidik menganalisis urutan genetik seadragons dan jujukan kuda laut dan pipefish. Berbanding dengan ikan bertulang seperti zebrafish dan sticklebacks, semua Syngnathidae telah kehilangan gen yang membimbing pembangunan tetapi, tidak seperti saudara mereka, naga laut juga mengandungi jumlah transposon yang lebih tinggi daripada biasa.
Mikroskop sinar-X khusus digunakan untuk menangkap imej 3D resolusi tinggi seekor naga laut rumpai 30cm (Phyllopteryx taeniolatus). Ia diimbas dalam beberapa bahagian, dengan imej dicantum untuk membentuk gambar lengkap yang mendedahkan butiran terbaik tulang naga laut.
"Tiada sesiapa yang pernah menggambarkan mana-mana bahagian naga laut sebelum ini dengan cara itu," kata Bassham. "Kami dapat melihat bahawa struktur sokongan untuk dayung berdaun kelihatan seperti perincian duri, dan kemudian pelengkap berisi ditambahkan ke hujung." Beliau berkata ini mengukuhkan idea bahawa apa yang kelihatan sebagai pelengkap hiasan berkembang daripada duri.
Pasukan berharap agar jujukan genom seadragons tersedia secara terbuka akan membantu dalam memahami bagaimana makhluk aneh itu berkembang, serta dalam usaha untuk memuliharanya. Kajian mereka diterbitkan dalam Prosiding Akademi Sains Negara.
Juga di Divernet: Pernahkah Anda Mengambil Seadragon?, Menjaga Di Sarang Naga, Ruby Seadragons Buat Debut Langsung
