研究:未成年人深海海星被困在幼体计划中

一组科学家将胚胎学观察,基因测序和超级计算技术相结合,以确定曾经被认为代表一类新动物的一组小盘状动物实际上是失去了大型星状成年动物的海星从他们的生命周期。

在期刊论文中 系统生物学 (sysbio.oxfordjournals.org),丹尼尔·简妮斯(Daniel Janies)博士,俄亥俄州立大学(OSU)生物医学信息学系的计算生物学家,利用俄亥俄州超级计算机中心(OSC)的计算机系统来帮助支持他关于以下方面的主张: Xyloplax 没有反映他们的进化历史。

“Although Xyloplax 并不能代表一个新的阶级,它现在是一个更加有趣的动物,因为它代表了自然选择如何影响整个生命周期的罕见例子,” he explained. “通过省略成人阶段, 木糖醇 发现了如何在深海底的沉没木材的角落里谋生。”

Janies与论文的共同作者,芝加哥田野自然历史博物馆动物学系的Janet R. Voight博士和进化生态学系的Marymegan Daly博士合作和俄亥俄州立大学的生物生物学。

Janies和他的同事正在检查棘皮动物—海星,海胆及其近亲—作为美国研究的一部分’国家科学基金会’■组装生命之树项目。包括简妮(Janies)和戴利(Daly)在内的几名俄勒冈州立大学的科学家都获得了这些赠款,通常在五年内价值300万美元,以更好地理解各种生活形式之间的相互关系(http://echinotol.org)。

由于生命树分析在计算上很困难,因此当前项目是由OSC的计算能力来支持的’的旗舰系统,拥有9500个节点的IBM 1350 Opteron“Glenn Cluster.”

“去年,OSC向Glenn Cluster部署了400万美元的扩展,专门用于支持研究人员,例如Drs。珍妮丝和戴利,在俄亥俄州’不断发展的生物科学领域,”OSC临时联合执行董事Ashok Krishnamurthy说。“该中心为OSU等地方的惊人生物科学研究项目提供了世界一流的计算环境’全国儿童研究所生物医学信息学系’医院和克利夫兰诊所。”

研究人员检查了遗传和解剖学数据以支持其假说, Xyloplax 共有86种,分别代表棘皮动物五个活体类别的主要谱系(海参,海胆,海星,脆星和海百合)。为了进行精确的比较,他们应用了几种分析方法来搜索谱系之间共享的突变和解剖结构变化。

结果描述了系统发育树中的关系,这些关系代表了关于如何 Xyloplax 从其他棘皮动物进化而来。系统发育学是对各种生物物种从共同祖先进化而来的进化关系和变化的研究。

在进行这项研究之前,对 Xyloplax 之所以受到限制,是因为1980年代早期两个样本中的标本都固定在降解DNA的溶液中。沃伊特(Voight)最近收集了 Xyloplax 在东北太平洋,并小心地将其保存在乙醇中。从这些标本中,Daly能够对多个基因进行测序 Xyloplax。较新的标本 Xyloplax 还包括几只育有雌性的育雏雌性动物,为詹妮丝提供了前所未有的生物视角’s early development.

Janies和同事们认为 Xyloplax 与其他海星物种不同,因为它是后代—也就是说,它具有罕见的,被截断的生命周期,使成熟生物保留了其幼年阶段所保留的特征。例如,海星的臂从幼鱼到成年鱼通常会像轮辐一样轴向生长。 Xyloplax 沿着轮子的圆周生长,就像轮子本身一样,从不发育手臂。

“无论采用何种方法或数据采样方案,我们的结果都表明: Xyloplax 从海星内部进化而来,” Janies concluded. “Xyloplax 只是一个小海星,它的身体计划和栖息地很奇怪,如此奇怪,以至于在我们解锁其基因组和发育之前,许多人无法将其识别为海星。”



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