Illustration: Jim Cooke, Foto: Shutterstock
Was tun, blind cavefish, Dinosaurier, und einen Sonnenbrand als Menschen gemeinsam haben? Viel mehr, als Sie vielleicht erkennen, nach einer provozierenden neuen Studie.
Neue Forschung, die heute veröffentlicht in Current Biology zeigt, dass die somalischen blind cavefish (Phreatichthys andruzzii) fehlen einer alten DNA-Reparatur-Set, schützt viele Tiere vor den schädlichen Auswirkungen des Sonnenlichts. Diese Beobachtung macht total Sinn angesichts der Tatsache, dass diese Höhle lebenden Arten gelebt hat, und anschließend entwickelt, seit Millionen von Jahren in vollkommener Dunkelheit. Das verlorene system, genannt photoreactivation DNA-Reparatur-Funktion, nutzt die Energie von sichtbarem Licht zu reparieren DNA-Schäden durch ultraviolette (UV -) Licht, und es ist in vielen Organismen, einschließlich Bakterien, Pilzen, Pflanzen und viele Tiere. Dieser Reparatur-kit ist einer der Gründe, warum Pflanzen in der Sonne Aalen können den ganzen Tag ohne immer gespickt mit mutierten DNA, während die Menschen die Gefahr Hautkrebs zu erkranken, wenn wir uns Sonnen.
In der Tat, Plazenta-Tiere, eine Gruppe, die Menschen, haben nicht diese Besondere DNA-system. Eine faszinierende Aspekt dieser neuen Forschung ist, dass Sie das Potenzial Beweis für die “nächtliche Flaschenhals” – Theorie—die Idee, dass die alten Vorfahren der heutigen Säugetiere lebten im Untergrund oder waren ausschließlich nachtaktiv, um zu vermeiden, wird gegessen, die von den Dinosauriern. Wie die blinden cavefish, diese frühen Säugetiere entstanden in völliger Dunkelheit für einen längeren Zeitraum, was den allmählichen Verlust von Licht-aktivierte DNA-Reparatur-Funktion. Es ist aus dieser Gruppe der “Engpass” Säugetiere, die placentalen Säugetiere entstanden, was erklären mag, warum die modernen Plazenta-Säugern fehlt noch dieses genetische Merkmal. Und warum sind die Menschen jetzt so abhängig von Sonnencreme.
Oder zumindest ist das die vorherrschende Theorie. Wie einige Experten gesagt, Gizmodo, diese neue Studie ist wirklich interessant, aber mehr Arbeit wird erforderlich sein, um die stärken der scheinbare Zusammenhang zwischen der Lebensweise unserer Vorfahren und unserer fehlenden DNA-Reparatur-Set.
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Verwenden Sie es oder verlieren Sie es. Es ist ein einfacher Satz, aber es ist beredt beschreibt einen evolutionären Prozess, der als “entspannter Auswahl.” Es passiert, wenn das überleben oder die fitness einer Spezies ist nicht mehr abhängig von einer bestimmten körperlichen Merkmals oder Verhaltens-Merkmal. Eine unnötige oder überflüssige Merkmal wird welken entfernt in einer Spezies, wie der genetische code verantwortlich für diese Eigenschaft nimmt mit der Zeit ab, oder wenn Mutationen, die schalten Sie es in etwas anderes. Dies geschieht nicht über Nacht, und es führt oft zu verkümmerten Eigenschaften. In den Menschen, das sehen wir in unserer Weisheit Zähne, Mandeln, Blinddarm und Steißbein, andernfalls bekannt als das Steißbein. Schließlich werden diese Merkmale wird wahrscheinlich komplett verschwinden, wie der genetische code, der benötigt wird, um auszudrücken, diese Eigenschaften weiter zu verschlechtern über die Zeit.
Für die somalischen blind cavefish, entspannte Auswahl führte der allmähliche Verlust seiner photoreactivation DNA-Reparatur-Funktion. Dieses feature wahrscheinlich erschien während der frühesten Stadien des Lebens auf der Erde als Schutz gegen die schädlichen Auswirkungen des Sonnenlichts. Nick Foulkes, der führende Autor der neuen Studie und ein Forscher am Karlsruher Institut für Technologie in Deutschland, sagte, dass diese Reparatur-Mechanismus ist sehr effizient, was wahrscheinlich erklärt, warum die meisten Pflanzen und Tiere bewahrt haben, die diese Funktion seit Millionen von Jahren.
Foulkes Studien, die die Auswirkungen der Entwicklung auf Wild lebende Tiere, die in extremen Umgebungen und wie es sich verändert Ihre DNA. Dies führte ihn zu der somalischen blind cavefish—eine Spezies, die nicht gehabt hat, keine Einwirkung von UV-oder sichtbares Licht für mehr als 3 Millionen Jahre. Die genetische Analyse zeigte, dass die DNA der somalischen blind cavefish unterzog Mutationen, zerstörten seine Licht-aktivierte DNA-Reparatur-Funktion. Was mehr ist, ist der Fisch fehlt auch ein D-box-enhancer—regulatorischen enhancer, koordiniert und fördert die DNA-Reparatur in Reaktion auf Sonnenlicht durch die Aktivierung anderer Gene. Interessant ist, anderen cavefish Arten zu haben scheinen behalten Ihre DNA-Reparatur-kits.
Einem somalischen blind cavefish. Bild: Scapoli, Luca/Universität Ferrara
“Die somalischen cavefish wurde das Leben in völliger Dunkelheit für Millionen von Jahren, während andere cavefish, die untersucht wurden, können isoliert wurden, in der Dunkelheit für eine sehr viel kürzere Zeit, in einigen Fällen für weniger als 100.000 Jahren,” Foulkes sagte Gizmodo. “Also diese anderen Arten nicht isoliert wurde, in der Dunkelheit lange genug, um zu verlieren photoreactivation. Aber natürlich, es kann gut sein, dass es andere höhlentiere, wo dies passiert ist, sondern bisher nur eine kleine Anzahl von Höhle Tiere untersucht wurden in diesem detail.”
Wie bereits erwähnt, die einzige andere Gruppe von Tieren bekannt, die verloren haben, diese Funktion der Plazenta Säugetiere.
“Das weckt die faszinierende Möglichkeit, dass unsere Vorfahren haben gemeinsam eine ähnliche Lebensweise mit Höhle Tiere.”
“Photoreactivation findet sich in allen Lebewesen, von Pflanzen, Pilzen und Bakterien, Fische, Amphibien, Reptilien, Vögel und auch Säugetiere, wie Beuteltiere—Kängurus, koalas und opossums gute Beispiele”, sagte Foulkes. “Nur Plazenta-Säugetiere wie uns fehlen. Genau, warum hat, für eine lange Zeit ein Geheimnis gewesen. Nun, unsere Suche nach einem Fisch, der hat auch verloren diese alten genetischen Reparatur-kit, kommt eine große überraschung. Diese Fische werden nicht gesehen haben, der Sonne oder unter dem Einfluss von UV-Strahlung für Millionen von Jahren. So photoreactivation, das hängt von Licht, können keine sinnvollen Zweck dienen. Dies kann auch erklären, warum diese alte Reparatur-kit ist verloren in diesem speziellen cavefish und wirft die faszinierende Möglichkeit, dass unsere Vorfahren haben gemeinsam eine ähnliche Lebensweise mit Höhle Tiere.”
In der Tat, dies könnte ein Beispiel für konvergente evolution, bei denen ähnliche oder identische Merkmale (oder in diesem Fall, das verschwinden von Merkmalen), werden in nicht-verwandten Arten. Die gemeinsamkeit hier ist längerer Dunkelheit. Aber wo die somalischen blind cavefish waren gefangen in dunklen Höhlen für Millionen von Jahren, der frühen Säugetiere lebten in der Dunkelheit, entweder durch nächtliche Wohn-oder unterirdische Lebensweise, um zu vermeiden, vordatiert auf die Dinosaurier. Säugetiere zunächst entwickelte sich um 200 Millionen Jahren, die Ausgaben um 130 Millionen Jahren unter den nicht-Vogel-Dinosaurier.
“Das Ergebnis ist faszinierend, da es ist der erste Bericht eines Organismus außerhalb von Säugetieren verloren gegangen UV-vermittelten DNA-Reparatur und die Tatsache, dass Sie anscheinend verloren, weil Ihre dunkle Umgebung passt gut mit der Hypothese, dass Menschen verloren haben, die gleiche Fähigkeit, aufgrund unserer nächtlichen Vergangenheit in der säugetier-evolution”, Nicolas Rohner, Wissenschaftler an der Stowers Institut und Experte für cavefish, die nicht an dieser Studie beteiligt, sagte Gizmodo. “Die Ergebnisse sind überraschend, weil eine Verwandte Studie in einem anderen cavefish Art hat das Gegenteil gefunden. In dieser Studie fanden die Autoren cavefish zu haben [funktionale] DNA-Reparatur. Dies bedeutet, dass verschiedene cavefish Arten nutzen unterschiedliche Strategien, um zu überleben, unter scheinbar ähnlichen Bedingungen.”
Aniket Gore, ein Wissenschaftler, arbeitet am Labor für Molekulare Genetik an der National Institute of Child Health and Human Development, sagte, die neue Studie ein “sehr gut gemacht, eine sorgfältige Analyse.”
“Das Verständnis der molekularen Mechanismen, die hinter der DNA-Reparatur-Systeme sind essentiell für die Entwicklung wirksamer Therapieansätze für verschiedene Krankheiten, einschließlich Krebs,” Gore, der nicht an die neue Forschung, sagte Gizmodo. “Die Studie unterstreicht, dass die eindeutige Modell-Organismen, wie die cavefish, zeigen die Antworten auf grundlegende Fragen im Zusammenhang mit der menschlichen Gesundheit und der Entwicklung.”
Wie für die Behauptung, dass Dinosaurier sind der Grund, warum Menschen brauchen, Sonnencreme, Gore sagte, das ist ein bisschen weit hergeholt. Er behauptet, es gibt mehrere andere Möglichkeiten, um zu erklären, warum der Mensch verloren, der Licht-induzierten DNA-Reparatur-system, während gleichzeitig an anderen DNA-Reparatur-Mechanismen, nämlich NER (nucleotide excision repair) und BER (base excision repair).
“Eine Möglichkeit ist, dass der NER und BER beheben können änderungen in der DNA-Sequenz unabhängig von Licht und damit können Sie arbeiten auch in der Dunkelheit bei Nacht oder bei bewölktem Himmel macht Sie zu hochwirksamen repair-Systemen zu beheben, Mutationen.”
In anderen Worten, vielleicht die Säugetiere waren nicht allein an den photoreactivation-Reparatur-kit, da die Wirksamkeit von anderen DNA-Reparatur-Mechanismen.
Gizmodo erreichte auch David M. Grossnickle, ein evolutionärer Biologe an der University of Chicago und Experte für frühe säugetier-evolution, um seine Sicht auf die neue Studie.
“Die scheinbare konvergente evolution in placentals und somalischen blind cavefish ist wirklich interessant, und ich denke, es ist ein aufregendes potential für zukünftige Studien erweitern diese Ergebnisse,” Grossnickle sagte Gizmodo. “Die Studie liefert eine indirekte Unterstützung für die Hypothese, dass die plazentaren Säugetieren verloren die photoreactivation DNA-Reparatur-Funktion, denn Sie waren nachtaktiv und kein Sonnenlicht.”
Grossnickle sagte, ist dies eine willkommene Ergänzung zu unserem wachsenden wissen des frühen säugetier-ökologie und Verhalten, aber es ist wichtig zu erkennen, dass zwei andere Gruppen von lebenden Säugetiere—pouched Beuteltiere wie Kängurus, und der Eier Legenden kloakentieren, wie die Ente-billed platypus—beauftragt haben, die photoreactivation DNA-Reparatur-Funktion. Zusätzlich zu diesen drei Wohn-Gruppen (placentals, Beuteltieren und kloakentieren), Grossnickle sagt, es waren zahlreiche andere frühe säugetier-Gruppen, die sehr unterschiedlich waren, die im Mesozoikum (dem Zeitalter der Dinosaurier), aber jetzt sind Sie ausgestorben.
“Placentals nicht zeigen, bis auf die Szene, bis zum Ende des Mesozoikums”, erklärte Grossnickle. “So die Studie hat Auswirkungen für die Plazenta-säugetier-evolution, aber es bedeutet nicht, dass alle Säugetiere erlebt einen nächtlichen Engpass im Mesozoikum. Ich Drang vorsichtig in Sie anwenden, was wir lernen, über die Plazenta-Ursprünge unserer Geschichte alle Säugetiere.”
Die Verbindung zwischen dem blinden cavefish und Sonnenbrand Haut kann ein Sprung, aber es ist nicht völlig unverschämt. Die Idee, dass einige unserer Eigenschaften kann zurückverfolgt werden bis in die Zeit der Dinosaurier ist ganz plausibel, da die ersten Säugetiere entstanden damals. Was jetzt notwendig ist, mehr Beweise, sowohl für die paläontologische und genetische, zu stärken, diese außergewöhnliche Behauptung.
Bis dahin, pass bitte die Sonnencreme.
[Current Biology]
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