EGY KIS GENETIKA II - rákok (Crustacea)

Egy kis biológia: rendszertan, anatómia, genetika, és minden más, nem csak szakértőknek

Moderátor: spuc

EGY KIS GENETIKA II - rákok (Crustacea)

HozzászólásSzerző: spuc » 2010.09.01. 15:07

Amit a rákok genetikájáról tudni lehet

A rákok, garnélák a Crustacea (rákok) altörzsébe tartoznak. Ez egy nagyon nagy rendszertani kategória, kb. 50.000 eddig leírt faj tartozik ide. Érzékeltetésül csak annyit, hogy a gerincesek (halak, kétéltűek, hüllők madarak, emlősök tokkal-vonóval) törzsében is körülbelül ennyi faj van. A rákok képviselői már nagyon régóta (több, mint 500 millió éve), az egyik legősibb állatcsoportként képviseltetik magukat a Földön. Kinézetüket, életmódjukat tekintve igen változatosak. A rákok változatosságáról, rendszertanáról talán később fogok írni.
Kicsit utánajártam mit lehet tudni a rákok genetikájáról. Valójában nem sokat.
Genetikai modellként két fajt vizsgáltak részletesen, az első az atlanti tőrfarkú rák (Limulus polypfemus, angolul: horseshoe crab). Ez az egyik legősibb ma élő állatfaj, 450 millió éves fosszíliáit is megtalálták. Az evolúcióbiológusok számára igazi kincsesbánya, mivel szervek, szervrendszerek, életfolyamatok ősi változatait jelenítik meg. Viszonylag sokat vizsgálták immunrendszerét, szemének anatómiáját, fejlődését, keringési rendszerét, stb. A helyzet azonban az, hogy a tőrfarkú rák valójában nem is rák. Rendszertanilag nem a rákok, hanem csáprágósok (Chelicerata) altörzsében helyezkedik el, ott ahol a pókok, skorpiók, atkák, kullancsok!
Kép
Atlanti tőrfarkú rák (wikipedia.org)

A másik viszonylag többet vizsgált faj, a mindenki számára jól ismert vízibolha (Daphnia magna). Ennek nagy előnye, hogy a rákokhoz képest kicsi a genommérete (kevés DNS-e van), de szapora, könnyen tenyészthető. Igen sok parazitája van (barkériumok, gombák, férgek, stb.) és genetikai szempontból ez teszi igazán izgalmassá! Az evolúció során a vízibolhák génállományában előnyös hatású mutációk jelentek meg, melyek a paraziták elleni védekezésben hasznosnak bizonyultak, ezért szelekció révén elterjedtek. Igen ám, de a vízibolhákra szakosodott parazita sem hagyta annyiban a dolgot, ő egy önmaga számára előnyös mutációval nem hagyta magát lerázni, alkalmazkodott az „új” vízibolhához. Mire a vízibolha újabb előnyös mutációval próbálta kicselezni a parazitát, aki ismét nem hagyta magát… Ezt a jelenséget a gazdaszervezet (itt a vizibolha) és a parazita koevolúciójának nevezzük, azaz együtt-fejlődésének. Az ilyen változások mindkét faj örökítőanyagban visszakereshetők.
Kép
Daphnia magna (wikipedia.org)

Ezeken a modelleken kívül a rákok genetikájának igazándiból nincsen kidolgozott területe. Néhány populációgenetikai közlemény arról számol, hogy bizonyos genetikai bélyegek miként terjednek a populációk között, vagy hogyan tűnnek el ilyen-olyan környezeti hatásra. Illetve néhány rokonsági kapcsolatot tisztáztak az örökítőanyag hasonlóságai alapján.

Az, hogy a rákok a genetikusok érdeklődésén kívül esik nem véletlen. Ennek oka az, hogy a rákfajok többsége igen nagy genommérettel rendelkezik (genetikai kódjuk nagyon hooszú), és evolúciós viszonylatban távol van a gyakorlati szempontból hasznosnak mondható genomoktól (ember, háziállatok, kártevők genomjai). Tetszik, nem tetszik a rákgenomokat nem éri meg megszekvenálni (=DNS-ük bázissorendjét megfejteni). Létezik egy genomméret adatbázis, ahol 278 , a rákok altörzsébe tartozó faj genomméretét írják le (http://www.genomesize.com). Itt a genomméretet pikogramban (C-érték) adják meg, de ez ne zavarjon meg senkit. 1 pg DNS nagyjából egy milliárd bázispárnak (pontosan 978 millió) felel meg. Ezt így is szokták jelölni: 1000 Mb (Megabázis), vagy 1Gb (Gigabázis).
Összehasonlításul az ember C-értéke 3,5 pg, ami azt jeleni, hogy örökítőanyaga kb. 3,5 milliárd bázispárból áll (3,5Gb vagy 3500 Mb). Itt érdekességként megemlíteném, hogy ennek megszekvenálása 13 évig tartott, 437 millió USD-ba került, és két Nobel-díjat adtak érte. Igaz, azóta a technika nagyon sokat fejlődött, a bázissorrend meghatározás nagyságrendekkel olcsóbb és gyorsabb lett. Az alábbi összehasonító táblázatban néhány faj, állatcsoport , köztük néhány rák genomméretét tüntetem fel.

Kép


Kép
A legnagyobb genommérettel rendelkező rákféle (Ampelisca macrocephal) és egyben gerinctelen állat, örökítőanyaga közel húszszor akkora (64,6 pg), mint az emberé. (wikipedia.org)

Korábban, azt gondolták, hogy az élőlények evolúciós fejletsége arányos genomméretükkel. Láthatjuk azonban, hogy ez nincs így. Az egyik legősibb állat, a tőrfarkú rák, közel akkora genommal bír mint az ember. Ezt a jelenséget C-érték paradoxonnak nevezték el. A gének számára viszont általában igaz, hogy a fejlettebb élőlényeknek több (funkcionáló) génjük van, mint a fejletleneknek.
Mégis akkor miért van a rákoknak olyan nagy DNS-ük, ha az állatok evolúciójának alacsonyabb szintjét képviselik? Hát azért, mert DNS-ük nagyrészét ún. szemét (funkció nélküli) DNS teszi ki. A fehérjét kódoló gének száma valószínűleg igen alacsony.
Mire jó ez a sok szemét-DNS?
A szemét-DNS nagyon sok eredeti funkciójukat elvesztett ún. álgént (pszeudogént) tartalmaz. Ezek például a genom egyes részeinek (vagy egészének) rendellenes megsokszorozódásával jöhetnek létre. Az álgének nagyon jó alapanyagai az evolúciónak, hiszen mutációk által új funkcióval rendelkező gének alakulhatnak ki belőlük, anélkül hogy a mutáció működő gént rontana el.
Azonban a nagy genomméretnek kézenfekvő hátránya is van: mégpedig az, hogy a nagymennyiségű örökítő anyagot minden egyes sejtosztódáskor le kell másolni. A hatalmas genom, pedig hatalmas energia-befektetést jelent.

A lényeg: a rákok csoportjának általánosságban nagy a genomméretük. Ez nekik jó is,meg nem is. Nekünk viszont nem, mert keveset tudunk öröklődésükről.
Avatar
spuc
Panda
 
Hozzászólások: 323
Csatlakozott: 2010.08.28. 13:39
Tartózkodási hely: Szeged

Re: EGY KIS GENETIKA II - rákok (Crustacea)

HozzászólásSzerző: Frettner » 2010.09.01. 16:44

Ez már szeretem!!!!! Még,még, még!!!!!!
Avatar
Frettner
King kong
 
Hozzászólások: 1208
Csatlakozott: 2010.08.14. 21:20
Tartózkodási hely: Budapest/immonette@freemail.hu/

Re: EGY KIS GENETIKA II - rákok (Crustacea)

HozzászólásSzerző: spuc » 2010.09.01. 17:25

Örülök, hogy tetszik, most egy kicsit pihennem is kell :)
Avatar
spuc
Panda
 
Hozzászólások: 323
Csatlakozott: 2010.08.28. 13:39
Tartózkodási hely: Szeged

Re: EGY KIS GENETIKA II - rákok (Crustacea)

HozzászólásSzerző: szentgyo » 2010.09.01. 21:54

Nagyon köszönjük ismét ezt a hozzászólást!

Különben tavaly az Exoticán láttam tőrfarkú rákokat. Elképesztő érdekes kis jószágok.
Avatar
szentgyo
Adminisztrátor
 
Hozzászólások: 1483
Csatlakozott: 2010.08.09. 22:12
Tartózkodási hely: Budapest


Vissza: Biológia

Ki van itt

Jelenlévő fórumozók: nincs regisztrált felhasználó valamint 7 vendég

cron