Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, приносит массу новой информации для потенциального контроля над инвазивными видами. Сотрудничество OIST и австралийских ученых впервые секвенировало весь геном COTS, обнаружив, что морские звезды с Большого Барьерного рифа и Окинавы имеют идентичный генетический материал. «Хотя образцы были взяты у особей, найденных на расстоянии 5000 км друг от друга, по разные стороны экватора, мы подтвердили, что они принадлежат к одному виду», — прокомментировал профессор Сато, автор исследования. Во-вторых, они определили переносимые водой молекулы, которые COTS используют для общения — как подводное обоняние — для перегруппировки в большие разрушительные группы населения.В то время как типичные геномные проекты сосредоточены на ДНК одного человека, сильной стороной этого исследования является очень надежная модель генетического плана COTS благодаря сопоставлению генетического материала двух индивидуумов, декодированных независимо.
Исследователи собрали один экземпляр на Большом Барьерном рифе, другой — на рифе в Мотобу на западном побережье Окинавы. Оба генома были секвенированы в Центре секвенирования ДНК в OIST; Затем последовательности были собраны в геномы и проанализированы аспирантом OIST Кеннетом Бауманом и его коллегами из отдела морской геномики под руководством профессора Сато. По другую сторону экватора австралийские исследователи из Университета Квинсленда провели биоинформатический анализ геномов COTS.Однако геном сам по себе подобен комплекту мебели без инструкции по эксплуатации — у вас есть все части, вы просто не знаете, что они делают по отдельности, как они сочетаются друг с другом и в каком порядке их собирать. . Ученым будет сложно решить роль каждого гена без подсказок, особенно тех, которые относятся к COTS.
Поэтому они прибегли к другой стратегии для идентификации генов, которые можно было бы использовать в биоконтроле COTS.Основываясь на наблюдении за поведением COTS во время нереста, исследователи надеялись определить химические сигналы, которые COTS, как известно, выпускают в воду, чтобы общаться с другими COTS поблизости. Для этого исследователи из Университета Саншайн-Кост и Австралийского института морских наук построили водный лабиринт Y-образной формы, в конце самой длинной ветви которого начинается морская звезда.
В одном эксперименте они скармливали одну из более коротких ветвей водой, собранной из агрегата COTS. Поскольку морские звезды двигались к этой ветви лабиринта по сравнению с контрольными образцами воды, они пришли к выводу, что эти образцы воды должны были содержать молекулы, которые побуждали морскую звезду собираться вместе с другими членами своего вида.
Затем те же образцы воды были проанализированы биохимически для идентификации этих молекул, которые затем были сопоставлены с геномными данными COTS. Поскольку ученые теперь владеют полным геномом, они могут подтвердить, что эти молекулы произошли от COTS.
Исследователи выявили 26 генов, специфичных для COTS, которые могут быть вовлечены в секретирование 107 сигналов, передаваемых через воду. Более того, геном включает 750 генов, кодирующих белки, похожие на версию обонятельных рецепторов морской звезды, что может показать, как COTS воспринимает и анализирует эти сигналы в окружающей воде. Это может быть первым шагом на пути к пониманию того, как нарушить общение в больших масштабах и предотвратить повреждение рифов за счет разрядки событий массового нереста.
Аспирант OIST и автор исследования Кен Боуман прокомментировал: «С одной стороны, этот отчет предоставляет нам цели биоконтроля, которые мы можем начать тестировать на COTS сегодня. С другой стороны, высококачественные геномные данные продолжают обеспечивать фундаментальное понимание эволюционной биологии развития. . Надеюсь, этот отчет привлечет внимание к обеим областям исследования ».