Onderzoekers van McMaster University hebben acht verschillende geslachtschromosomen ontdekt in elf soorten Afrikaanse klauwkikkers, wat een verrassende genetische diversiteit aan het licht brengt. Uit de studie bleek dat deze chromosomen zich in gebieden van het genoom bevinden met een hoge genetische recombinatie, wat bestaande theorieën over de evolutie van geslachtsbepalende genen uitdaagt. De studie benadrukt hoe belangrijke biologische eigenschappen zoals seksuele differentiatie snel kunnen evolueren door nieuw ontwikkelde genen.
Onderzoekers van McMaster University hebben een verrassende genetische diversiteit ontdekt in de Afrikaanse klauwkikker, een van de meest bestudeerde amfibieën ter wereld.
Door middel van genoomanalyse ontdekten wetenschappers 8 verschillende geslachtschromosomen bij 11 soorten kikkers. Veel van deze chromosomen kunnen nieuw ontwikkelde genen bevatten die verantwoordelijk zijn voor het op gang brengen van de mannelijke of vrouwelijke ontwikkeling.
Voorafgaand aan dit onderzoek wisten onderzoekers alleen dat de soort drie geslachtschromosomen had, een baanbrekende ontdekking op het gebied van genetische evolutie.
"Bij deze kikkers hebben we buitengewone variatie gevonden, zelfs tussen nauw verwante soorten, waardoor we kunnen onderzoeken hoe iets belangrijks als geslachtsbepaling snel evolueerde", zegt Ben Evans, professor aan de afdeling Biologie aan de McMaster University en hoofdauteur van een nieuwe studie in het tijdschrift Molecular Biology and Evolution. Evans voerde de werkzaamheden uit samen met collega's uit Tsjechië, Frankrijk, de Verenigde Staten en Zuid-Afrika.
De Afrikaanse klauwkikker wordt gebruikt als modelorganisme voor biologisch onderzoek vanwege zijn nauwe evolutionaire relatie met de mens, en omdat de vroege ontwikkeling extern plaatsvindt, kunnen fundamentele processen gemakkelijk worden waargenomen en gemanipuleerd.
Deze kikker leeft in Afrika bezuiden de Sahara in langzaam stromend of stilstaand water. Ze staan bekend om hun platte lichamen, stemorganen die onderwater geluiden produceren, en klauwen aan de eerste drie tenen van hun achterpoten, die ze gebruiken om voedsel te versnipperen.
In dit onderzoek bepaalden de onderzoekers de locatie van de nieuw ontdekte geslachtschromosomen, waardoor ze nog verbaasder waren.
De heersende theorie is dat geslachtsbepalende genen doorgaans voorkomen in gebieden van het genoom waar de recombinatiesnelheid laag is: de uitwisseling van genetisch materiaal van de ene ouder naar de andere creëert een nieuwe mix van eigenschappen bij het nageslacht.
In plaats daarvan ontdekten ze dat deze nieuw ontwikkelde genen zich bijna universeel bevonden in regio's met een hoge mate van genetische recombinatie, wat vragen opriep over hoe en waarom de genetische basis van zeer belangrijke biologische eigenschappen, zoals seksuele differentiatie, zo snel evolueert, en hoe nieuwe genen en genetische functies ontstaan.
"Als je dezelfde test doet bij sommige oudere groepen, zoals de meeste zoogdieren of alle vogels, zul je merken dat ze allemaal dezelfde geslachtschromosomen hebben", legt Evans uit. "Maar deze groep kikkers is – in schril contrast daarmee – ongelooflijk divers."
"Het is waarschijnlijk dat er meerdere keren nieuwe genen in deze kikkers zijn opgedoken om seksuele differentiatie te orkestreren, door op te treden als een 'schakelaar' of 'geslachtsschakelaar' aan de top van de ontwikkelingscascade," zei hij.
In 2015 ontdekte een team onder leiding van Evans, die al meer dan twintig jaar Afrikaanse klauwkikkers bestudeert, zes nieuwe soorten en voegde nog een soort toe aan de lijst met bekende soorten, wat fundamentele informatie opleverde voor het huidige onderzoek.
Samengesteld uit /ScitechDaily