Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Lingkungan

Kromosom Y banteng telah berevolusi untuk menggertak jalannya menjadi gamet – ScienceDaily


Dalam sebuah studi baru, diterbitkan 18 November di jurnal Penelitian Genom, ilmuwan di lab Anggota Whitehead Institute, David Page, mempresentasikan urutan lengkap dan beresolusi tinggi pertama dari kromosom Y dari banteng Hereford. Penelitian, lebih dari satu dekade dalam pembuatan, menunjukkan bahwa kromosom Y banteng telah berevolusi lusinan salinan gen yang sama dalam upaya egois untuk membuat lebih banyak laki-laki – sebuah langkah yang dimentahkan dalam kromosom X yang menentukan perempuan.

“Ketika Anda memiliki kromosom X dan Y, itu adalah persiapan untuk konflik,” kata Page, yang juga seorang profesor biologi di Institut Teknologi Massachusetts dan penyelidik di Institut Medis Howard Hughes. “Melihat persaingan besar-besaran antara sapi X dan Y berarti kita harus berpikir lebih dalam tentang konflik ini sebagai ciri umum dan konstan kromosom seks pada mamalia.”

Wawasan tentang kekuatan yang mengatur perilaku dan evolusi kromosom seks ini akan membantu para ilmuwan di lab untuk mempelajari perbedaan genetik antara pria dan wanita dan bagaimana mereka berperan dalam kesehatan dan penyakit di setiap bagian tubuh, Page menambahkan.

Tikus, manusia dan sapi

Kromosom seks – X dan Y – berevolusi dari sepasang kromosom simetris biasa sekitar 200 juta tahun yang lalu. Perempuan yang lahir secara biologis memiliki dua kromosom X. Mereka yang lahir secara biologis laki-laki memiliki satu X dan satu Y.

Laboratorium Page berhasil mengurutkan kromosom Y manusia pada tahun 2003, dan setelah itu para peneliti ingin dapat membandingkan urutan tersebut dengan rekan-rekannya pada hewan lain untuk membantu memahami bagaimana mereka berevolusi dan menyimpang dari waktu ke waktu.

Untuk membuat perbandingan ini, para peneliti di lab Page menyusun daftar beberapa mamalia – termasuk simpanse, oposum, dan tikus – yang menempati berbagai cabang pohon keluarga mamalia. Satu demi satu, para ilmuwan mulai mengurutkan Y makhluk ini, menggunakan metode pengurutan resolusi tinggi yang disebut SHIMS – kependekan dari Single-Haplotype Iterative Mapping and Sequencing – untuk mendapatkan tingkat detail yang dapat dilakukan oleh teknik lain, seperti pengurutan senapan. t.

Teknologi pengurutan yang kuat ini memungkinkan para peneliti untuk mengamati keanehan yang aneh dari kromosom Y: pada beberapa spesies, hampir semua materi genetik pada Y terdiri dari rangkaian DNA yang telah diamplifikasi puluhan atau ratusan kali lipat – “seperti aula cermin, “kata Page.

Pada tikus, misalnya, pengulangan hanya beberapa gen spesifik testis membentuk hampir 98 persen kromosom Y. Namun, pada manusia, pengulangan hanya sekitar 45 persen. “Kami ingin tahu apakah ini hanya kekhasan hewan pengerat, atau apakah kromosom Y lain mungkin mendekat,” kata Page.

Di situlah banteng masuk. “Di luar primata dan hewan pengerat, cabang berikutnya dari pohon mamalia termasuk banteng,” kata Jennifer Hughes, seorang peneliti di lab Page dan penulis pertama makalah tersebut. “Kami tidak tahu apakah kromosom Y banteng akan terlihat seperti tikus Y atau Y manusia atau sesuatu yang lain sama sekali.”

The running of the bull’s (sequencing data)

Page Lab dan kolaborator di Baylor College of Medicine’s Human Genome Sequencing Center, McDonnell Genome Institute di Washington University, Texas A&M University, dan institusi lain lebih dari satu dekade untuk memisahkan kompleksitas kromosom Y banteng. Nyatanya, kromosom Y ternyata paling padat gen dari semua kromosom Y yang pernah dipetakan – sebagian besar karena fakta bahwa 96 persen materi genetiknya terdiri dari rangkaian berulang.

Seperti pada tikus, sebagian besar pengulangan “aula cermin” banteng tampak diekspresikan di testis. Tetapi pertanyaannya tetap: Mengapa? “Apa yang mendorongnya tidak bisa hanya menghasilkan lebih banyak sperma, karena itu berlebihan, bukan?” Kata Hughes. “Anda tidak benar-benar membutuhkan ratusan salinan gen untuk menyelesaikan tugas itu.”

Para peneliti menemukan petunjuk ketika mereka mengamati lebih dekat pada kromosom X sapi: kromosom kelamin perempuan juga memiliki beberapa salinan dari gen spesifik testis ini. “Kami tidak benar-benar tahu mekanisme pada banteng, tetapi pemikirannya adalah bahwa entah bagaimana amplifikasi gen ini di Y berkaitan dengan membantu Y diturunkan – dan salinan X diperkuat untuk bersaing melawan kecenderungan itu. dan membantu X, “kata Hughes.

Pengejaran yang egois

Perlombaan senjata XY ini telah terbukti terjadi pada tikus: entah bagaimana, gen berulang pada kromosom Y memberikan keunggulan ekstra ketika harus berakhir di sperma selama pembentukan gamet. Dalam sebuah studi tahun 2012, para peneliti menemukan pengulangan kromosom Y. Tanpa gen ekstra, lebih banyak kromosom X daripada Y yang berakhir di sel sperma, dan rasio jenis kelamin keturunan perempuan miring. Selama bertahun-tahun evolusi, X telah mengembangkan pengulangan juga – caranya sendiri untuk mendapatkan keunggulan dalam balapan.

Persaingan antara kromosom X dan Y adalah egois, kata Hughes, karena bukanlah hal yang baik bagi spesies untuk memiliki rasio jenis kelamin yang miring. Dengan demikian, perubahan ini hanya menguntungkan kromosom beruntung yang berakhir di sel telur yang telah dibuahi. Fakta bahwa mekanisme egois – dan bahkan merugikan – akan terus berlanjut selama jutaan tahun di cabang pohon evolusi yang berbeda menunjukkan bahwa konflik ini mungkin merupakan efek samping yang tak terhindarkan karena memiliki sepasang kromosom seks asimetris. “Perlombaan senjata XY ini mungkin telah ada selama mamalia ada,” kata Page.

Selain teori evolusi, mengetahui mekanisme yang mengontrol rasio jenis kelamin ternak dapat digunakan secara praktis di tahun-tahun mendatang. “Ini bisa menjadi sangat menarik bagi para peternak, karena mereka ingin sekali bisa memanipulasi jenis kelamin keturunan sapi,” kata Hughes. “Misalnya, peternak sapi perah lebih memilih betina dan peternak daging lebih memilih jantan.”

Saat ini, laboratorium sedang mengerjakan pembedahan cabang pohon evolusi kromosom Y mereka. Banteng adalah kromosom seks ketujuh yang diurutkan secara lengkap menggunakan metode SHIMS. Hughes, Page, dan lab juga mengamati anggota kelompok hewan lain, termasuk reptil.

“Laboratorium kami berfokus pada perbedaan jenis kelamin di seluruh tubuh manusia, dan semua pekerjaan itu benar-benar terinspirasi oleh pelajaran yang telah kami pelajari dengan membandingkan kromosom Y hewan yang berbeda dengan kromosom kita,” kata Page. “Ini seperti ketika Anda pergi ke galeri seni dan hanya duduk di bangku dan terlihat dan merasa terinspirasi – urutan ini adalah sumber inspirasi yang tak terbatas dalam pekerjaan yang kami lakukan. Dan sekarang kami dapat menambahkan banteng ke galeri kami.”

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP