Genomu bizimkinden 30 kat daha büyük olan bir balık dizilendi

Coelacanth ilk keşfedildiğinde büyük heyecan yaratmıştı. Yalnızca fosil olarak var olduğu sanılan bir balık grubunun canlı örneğiydi. Ve herhangi bir balık grubu değil. Coelacanthlar ve onların akrabalarının, sapa benzeyen uzun yüzgeçleriyle, balık olmayan tüm omurgalıların (tetrapodlar veya dört bacaklı omurgalılar) atalarını içerdiği düşünülüyor. Bu, diğer pek çok şeyin yanı sıra biz de olduğumuz anlamına gelir.

Ancak o zamandan bu yana, tatlı suda yaşayan ve Afrika, Avustralya ve Güney Amerika’da bulunan akciğer balıklarına daha yakın olduğumuza dair kanıtlar birikti. Ancak akciğerli balıklar biraz tuhaftır. Afrika ve Güney Amerika türleri, atalarının uzuv benzeri yüzgeçlerinin ince, esnek iplikçiklere dönüştüğünü gördü. Hayvanlarda bilinen en büyük genomu içerdiğinden, Güney Amerika akciğerli balık genomunun 90 milyardan fazla baz çifti içermesinden dolayı, evrimsel geçmişi hakkında bir bakış açısı kazanmanın zor olduğu kanıtlanmıştır. Bu, sahip olduğumuz DNA miktarının 30 katıdır.

Ancak yeni dizileme teknolojisi bu tür zorlukları daha erişilebilir hale getirdi ve uluslararası bir işbirliği, biri hariç tüm kromozomların insan genomundan daha fazla DNA taşıdığı şimdiye kadarki en büyük genomu tamamladı. Bu çalışma, Güney Amerika akciğer balıklarının, son 200 milyon yıl boyunca her 10 milyon yılda bir, çok fazla sayıda yeni gen eklemeden, ilave 3 milyar baz DNA eklediği bir tarihe işaret ediyor. Bunun yerine, istenmeyen DNA’yı kontrol altında tutma yeteneğini kaybetmiş gibi görünüyor.

Uzun gidiyor

Bu çalışma, genellikle “uzun okuma sıralaması” adı verilen bir teknikle mümkün kılındı. Çoğu genom, genellikle 100-200 baz çifti aralığındaki kısa okumalar kullanılarak tamamlanmıştır. Anahtar, genomdaki her bir bazın ortalama birkaç kez dizilenmesini sağlayacak kadar sıralama yapmaktı. Buna göre, akıllıca tasarlanmış bir bilgisayar programı, iki dizi parçasının nerede çakıştığını belirleyebilir, bunu daha uzun bir dizi parçası olarak kaydedebilir ve bilgisayar, uzun bitişik baz zincirleri çıkarana kadar işlemi tekrarlayabilir.

Buradaki sorun, mikrobiyal olmayan türlerin çoğunun, uzunluğu birkaç yüz bazın üzerinde olan tekrarlayan diziler (sırasıyla G ve A bazlarının yüzlerce kopyasını hayal edin) içermesidir – genomun birçok yerinde görünen neredeyse aynı diziler. . Bu dizileri benzersiz bir konumla eşleştirmek imkansızdır, bu nedenle genom birleştirme programının çıktısı, uzunluğu ve dizisi bilinmeyen birçok boşluk içerecektir.

Bu, hepsi tipik olarak kopya olan, “işlevsiz” “çöp” DNA ile dolu olan akciğer balığı genomu gibi genomlar için büyük bir zorluk yaratır. Program, diziden daha fazla boşluğa sahip bir genom üretme eğilimindedir.

Uzun okuma tekniği, adından da anlaşılacağı gibi tam olarak bunu yaparak bu sorunu çözer. Yaklaşık 200 bazdan oluşan fragmanları dizilemek yerine, binlerce baz çifti uzunluğunda diziler oluşturabilirler, aksi takdirde bir boşluk yaratacak olan bir tekrarın tamamını kolayca kaplayabilirler. Uzun okuma teknolojisinin ilk versiyonlarından biri, uzun DNA moleküllerinin gözeneklere doldurulmasını ve gözeneklerden farklı bazlar geçerken gözeneklerdeki farklı voltaj değişikliklerini gözlemlemeyi içeriyordu. Bir diğeri, uzun bir zincirin kopya kopyasını oluşturan ve farklı bazlar eklendikçe floresan değişikliklerini izleyen bir DNA replikasyon enzimine sahipti. Bu ilk sürümler biraz hataya açık olma eğilimindeydi ancak o zamandan beri geliştirildi ve şu anda piyasada birçok yeni rakip teknoloji var.

2021’de araştırmacılar bu teknolojiyi kullanarak Genomu tamamla Bilim insanları, yaklaşık 200 milyon yıl önce başlayan süper kıta Gondwana’nın parçalanması sırasında her birinin kendi yolunu izlediği anlaşılan Afrika ve Güney Amerika türlerine ait genomlar bulmayı başardılar. Üç türün genomlarını elde etmek, tüm akciğerli balık türlerinin paylaştığı ve dolayısıyla tetrapodlara yol açan uzak atalarla muhtemelen paylaştıkları özellikler hakkında bize bir bakış açısı kazandıracak.