https://bodybydarwin.com
Slider Image

Gurita pada dasarnya dapat mengedit gen mereka sendiri dengan cepat

2021

Anda adalah organisme yang kompleks. Anda bersosialisasi dengan keluarga dan teman, Anda memecahkan teka-teki dan membuat pilihan. Manusia mungkin beberapa hewan paling serebral di planet ini, tetapi kita tahu kita tidak sendirian dalam memiliki kompleksitas perilaku semacam ini. Gagak menggunakan alat. Primata menciptakan struktur sosial yang luar biasa. Paus berkumpul.

Tetapi semua makhluk ini memiliki satu kesamaan: mereka bertulang belakang. Anggota subphylum kami berbagi lebih dari sekadar tulang punggung; leluhur kita yang sama memberi kita semacam struktur dan sistem saraf pusat yang cocok dengan kompleksitas perilaku.

Dan kemudian ada cumi. Mereka dapat memecahkan sejumlah teka-teki kompleks yang mengejutkan, menyarankan sebuah kognisi yang menyaingi yang ditemukan di dunia vertebrata — meskipun mereka terakhir memiliki nenek moyang yang sama dengan kita setidaknya 500 juta tahun yang lalu. Di dunia invertebrata, gurita, cumi-cumi, dan sotong berdiri terpisah.

Kita akhirnya tahu mengapa. Menurut sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Cell, makhluk-makhluk ini memiliki kemampuan luar biasa untuk memanipulasi instruksi yang ditemukan dalam DNA mereka. Panache yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk mengedit RNA dapat menjelaskan mengapa cephalopoda begitu cerah dan mudah beradaptasi.

Anda mungkin ingat RNA dari kelas biologi SMA Anda. DNA seperti cetak biru dari instruksi genetik yang diberikan bagi kita pada saat pembuahan. DNA stabil dan terasing (sebagian besar) di dalam nukleus, menjaga informasi genetik tetap aman untuk diteruskan ke generasi berikutnya, sementara RNA saudara kandungnya menerjemahkan petunjuk-petunjuk itu ke dalam perintah berbaris. Ketika DNA mengatakan "kita harus menghasilkan protein ini pada saat ini RNA keluar ke dunia sitoplasma dan mewujudkannya.

Namun terkadang pemberontak RNA. Kadang-kadang enzim mengintervensi, mengeluarkan basa RNA adenosine yang mengkode protein tertentu dan menggantikannya dengan basa inosin. Ketika ini terjadi, RNA dapat 'diedit' untuk menghasilkan protein yang berbeda dari yang diminta oleh DNA.

"Sekitar 25 tahun yang lalu, orang mengidentifikasi contoh pertama pengeditan RNA pada mamalia. Ada beberapa kasus di mana Anda akan melihat DNA mengatakan satu hal dan kemudian melihat protein yang sebenarnya berbeda, " kata rekan penulis studi Eli Eisenberg, seorang ahli biofisika. di Universitas Tel Aviv di Israel.Eisenberg memimpin penelitian dengan Joshua Rosenthal di Laboratorium Biologi Kelautan, meskipun keduanya menunjuk ke Noa Liscovitch-Brauer di Tel Aviv sebagai kekuatan pendorong di balik penelitian.

Selama beberapa dekade, kata Eisenberg, studi tentang fenomena ini terbatas pada beberapa kasus yang ditemukan secara tidak sengaja. Tetapi dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan telah membuat pendekatan yang lebih sistematis-dan menemukan bahwa manusia kadang-kadang menggunakan trik genetik ini juga. Tetapi bagi kami, ini adalah kejadian yang jarang. Kami memiliki banyak situs tempat pengeditan dapat terjadi, tetapi sebagian besar terletak di bagian genom dengan DNA 'sampah' yang tidak memberi kode apa pun. Dari 1.000 atau lebih situs pengkodean tempat penyuntingan dapat dilakukan, hanya beberapa lusin ada di tempat-tempat di mana penyuntingan kemungkinan akan berdampak penting.

Squid, yang memiliki jumlah gen yang sama, memiliki sekitar 11.000 situs yang bermanfaat ini.

Studi baru, yang melacak situs pengeditan RNA di beberapa spesies cephalopod, dibangun berdasarkan penelitian sebelumnya yang menemukan bahwa gurita menggunakan pengeditan RNA untuk secara cepat beradaptasi dengan perubahan suhu, dan pengeditan luas terjadi pada jaringan saraf cumi-cumi. Dalam memeriksa spesies tambahan, para peneliti menentukan bahwa anugerah RNA yang dapat diedit ini hampir universal di antara cephalopoda-dan pengecualian yang membuktikan aturan tersebut memberikan beberapa petunjuk menarik.

Semua anggota subkelas "coleoid" - cumi-cumi, cumi-cumi, gurita - yang diteliti oleh para peneliti memiliki dorongan dalam pengeditan RNA ini. Tetapi nautilus bilik, yang dianggap sebagai binatang primitif dibandingkan dengan sepupunya yang pintar, memiliki tingkat yang jauh lebih rendah dalam pengeditan RNA. Sepupu moluska yang jauh lebih jauh (bukan cephalopoda) yang diuji perbandingan memiliki tingkat yang sama rendahnya.

Karena begitu banyak pengeditan RNA terjadi di jaringan otak, para peneliti berpikir korelasi ini dapat menunjukkan bahwa proses tersebut membantu memberikan beberapa cephalopoda kecerdasan mereka. Bagaimana atau mengapa proses ini terjadi adalah pertanyaan untuk studi di masa depan. Tapi satu hal yang pasti: pengeditan RNA dapat membuat suatu spesies sangat fleksibel.

"Bagi kami, umumnya ketika kami memiliki gen, pengkodean dapat ditingkatkan melalui mutasi. Itulah gambaran umum evolusi, di mana mutasi muncul untuk menyesuaikan protein dengan kebutuhan organisme yang dikatakan Eisenberg." Tetapi ketika Anda mengubah DNA, itu bawaan. Anda mengubahnya, dan hanya itu. "

Proses pengeditan RNA jauh lebih mudah beradaptasi.

"Anda dapat mengedit RNA di satu jaringan, katakanlah, otak, dan tidak di yang lain, seperti yang dijelaskan oleh otot Eisenberg." Anda dapat memiliki protein lama yang diproduksi di bawah kondisi normal, dan yang baru ketika Anda sedang stres. Anda dapat mengeditnya atau tidak ke level yang bervariasi Anda dapat memiliki versi yang diedit dan tidak diedit di sel yang sama, bekerja bersama. "

Para peneliti telah melihat bahwa gurita yang harus beradaptasi dengan perubahan suhu menggunakan pengeditan RNA untuk melakukannya, tetapi kemungkinannya benar-benar tidak terbatas. Eisenberg dan rekan-rekannya berharap untuk menyelidiki perubahan lingkungan lainnya — seperti pengasaman laut, kekhawatiran yang semakin besar di zaman perubahan iklim — untuk melihat adaptasi seperti apa yang mungkin diterapkan cephalopod sesuai kebutuhan.

Jadi jika mengedit RNA adalah trik yang keren, mengapa manusia tidak melakukannya lebih sering?

"Itu pertanyaan yang baru bisa kita mulai menjawab, karena sekarang kita memiliki hewan-hewan ini yang melakukannya setiap saat untuk membandingkan diri kita dengan Eisenberg, " Tetapi kita memiliki beberapa gagasan tentang harga yang mereka bayar. "

Tampaknya cephalopoda telah melakukan pertukaran evolusi yang serius: Untuk menjaga fleksibilitas penyuntingan RNA yang luas, mereka mungkin telah menyerah kemampuan untuk membuat perubahan genetika bawaan melalui mutasi. Dengan kata lain, evolusi mereka mungkin terhambat. Ini karena struktur yang memungkinkan penyuntingan RNA terjadi adalah kompleks dan harus duduk tepat di bagian kanan genom. Macam-macam mutasi yang membantu manusia beradaptasi dan bertahan hidup dari generasi ke generasi kemungkinan akan menghambat kemampuan cephalopoda untuk melakukan pengeditan langsung dengan penuh percaya diri.

"Hasil ini sangat cocok dengan apa yang telah ditandai sebelumnya dalam cephalopoda, tetapi sebaliknya tidak terduga dari apa yang kita ketahui tentang hewan lain, menyoroti pentingnya mempelajari berbagai organisme untuk mempelajari tentang bagaimana sistem biologis bekerja, " kata Carrie Albertin, seorang peneliti di Universitas. dari Chicago yang tidak terlibat dalam studi baru. Albertin, bagian dari tim yang mengurutkan genom gurita untuk pertama kalinya, berharap hasilnya dapat membantu memberi kita wawasan tentang otak terbesar di dunia invertebrata. "Temuan ini sangat menarik . "

Jadi pada dasarnya, cephalopoda terus menjadi aneh sekali. Semoga studi di masa depan dapat membantu kita mengetahui bagaimana dan kapan mereka melakukan strategi evolusi yang menakjubkan ini — dan apakah itu benar-benar merupakan rahasia dari kecemerlangan mereka.

Cara mengatur printer 3D pertama Anda

Cara mengatur printer 3D pertama Anda

Google Stadia adalah platform video game baru berbasis cloud milik perusahaan.  Inilah yang perlu Anda ketahui.

Google Stadia adalah platform video game baru berbasis cloud milik perusahaan. Inilah yang perlu Anda ketahui.

Eksklusif: Anggota Komite Sains House mengatakan kurangnya penasihat sains oleh Presiden Trump membuat kita rentan terhadap bencana

Eksklusif: Anggota Komite Sains House mengatakan kurangnya penasihat sains oleh Presiden Trump membuat kita rentan terhadap bencana