Forskare vid Uppsala universitet har analyserat en särskild kromosom, som bara finns i könsceller. Den visar sig vara tiotals miljoner år gammal och spelar en viktig roll i sångfåglars biologi eftersom den innehåller gener som viktiga för utvecklingen av embryot.
Att kunna fortplanta sig är en grundläggande egenskap för allt liv. Hur fortplantningen har utvecklats och hur den fungerar genetiskt är av den anledningen väldigt intressanta frågor för evolutionsbiologer. Celler delas upp i två huvudtyper, könsceller och somatiska celler, under den tidiga utvecklingen av embryot. Könsceller finns i fortplantningsorganen och innehåller genetisk information som överförs till nästa generation, medan somatiska celler utgör resten av organismen.
Biologisk forskning har visat att vissa gener, och upprepande DNA-sekvenser, elimineras när celler utvecklas till somatiska celler eller könsceller, vilket betyder att alla celler i en organism inte innehåller samma genom.
Kromosomen finns bara i könsceller
I vissa arter är hela kromosomer specifika för könscellerna. En kromosom av den här typen finns i zebrafinkar och kallas germline restricted chromosome eller GRC. Nu har en forskargrupp för första gången gjort en omfattande genetisk, transkriptomisk och proteomisk analys av GRC-kromosomen hos zebrafinkar. GRC:n är den största kromosomen i zebrafinkens genom och utgör mer än 10 procent av hela genomet.
– GRC:n är en väldigt konstig kromosom. Vi såg att några av dess gener återupprepades tio-eller hundratals gånger, medan somatiska celler bara har en enda kopia av genen, säger Cormac Kinsella, förstaförfattare till studien och verksam vid Uppsala universitet och Universiteit van Amsterdam.
Kopplad till tidig embryoutveckling
Genom att identifiera specifika gener, och jämföra dessa med genetisk data från andra arter, kunde forskarna nysta upp kromosomens evolutionära historia. Resultaten visade att kromosomen är tiotals miljoner år gammal och finns troligtvis i alla sångfågelarter, vilka utgör ungefär hälften av alla fågelarter.
Forskarna tror också att GRC-kromosomen blev viktig för fåglars evolution eftersom den innehåller många gener kopplade till tidig utveckling av embryot. Kromosomen finns inte i somatiska celler, vilket betyder att dess genuttryck bara påverkar könsceller, något som skyddar somatiska celler från eventuella negativa effekter.
– Vi observerade genuttryck från GRC:n på RNA- och proteinnivå, något som gör att vi tror att våra bevis på att urval påverkar GRC:n kan bli början till många fler spännande upptäckter, säger Fransisco J. Ruiz-Ruano, andre förstaförfattare till studien och verksam vid Uppsala universitet och Universidad de Granada.
Den internationell forskargrupp leds av Alexander Suh vid Uppsala universitet.
Vetenskaplig artikel:
Programmed DNA elimination of germline development genes in songbirds. (Cormac M. Kinsella, Francisco J. Ruiz-Ruano, Anne-Marie Dion-Côté, Alexander J. Charles, Toni I. Gossmann, Josefa Cabrero, Dennis Kappei, Nicola Hemmings, Mirre J.P. Simons, Juan Pedro M. Camacho, Wolfgang Forstmeier, Alexander Suh.) Nature Communications
Kontakt:
Alexander Sang-Jae Suh, Institutionen för ekologi och genetik, Uppsala universitet, alexander.suh@ebc.uu.se
