Naga berjanggut bisa beralih seks. Para ilmuwan akhirnya mengetahui caranya

Para ilmuwan akhirnya memecahkan salah satu misteri teraneh dalam biologi reptil: bagaimana naga berjanggut memutuskan jenis kelamin mereka.

Genom terobosan mengungkapkan rahasia naga berjanggut

Dua tim peneliti terpisah kini telah merilis genom referensi yang hampir lengkap dari naga berjanggut pusat (Pogona vitticeps), sebuah kadal jenis Rentang itu secara luas di seluruh Australia Timur Tengah dan juga merupakan hewan peliharaan favorit di Eropa, Asia, dan Amerika Utara.

Apa yang membuat reptil ini menonjol adalah sistem penentuan jenis kelamin yang tidak biasa: apakah berkembang sebagai pria atau wanita tidak hanya bergantung pada kromosomnya tetapi juga pada suhu di mana telurnya diinkubasi. Karena mekanisme ganda ini, spesies ini telah lama berfungsi sebagai model untuk mempelajari bagaimana jenis kelamin ditentukan pada hewan.

Dengan kemajuan besar dalam sekuensing genom, para ilmuwan akhirnya menunjukkan daerah tertentu dari genom dan mengidentifikasi kemungkinan gen penentu jenis kelamin yang terkait dengan perkembangan pria. Fakta bahwa dua kelompok independen mencapai kesimpulan ini menggunakan metode yang berbeda memberikan penemuan yang jauh lebih besar.

Pada naga berjanggut, pengaruh genetik dan lingkungan membentuk seks. Tidak seperti kebanyakan spesies, di mana jenis kelamin diatur seluruhnya oleh kromosom, kadal ini dapat mengesampingkan genetika dalam kondisi tertentu. Ketika telur yang membawa kromosom jantan terpapar pada suhu inkubasi yang tinggi, penetasan dapat berkembang menjadi betina yang berfungsi penuh.

Mengungkap kromosom z dan w

Seperti banyak reptil dan burung, naga berjanggut menggunakan sistem ZZ/ZW kromosom seks: laki -laki memiliki dua kromosom ZZ yang cocok, sementara wanita memiliki satu z dan satu W. Situasi menjadi lebih kompleks karena individu ZZ yang secara genetika masih dapat menjadi wanita atau yang diinkubasi pada suhu yang cukup hangat, tanpa mengandalkan w chromosome.

Kemajuan terbaru dalam sekuensing nanopore ultra-panjang telah memungkinkan untuk mengumpulkan kromosom seks dari telomer ke telomer (T2T) dan dengan jelas mengidentifikasi daerah yang tidak bergabung kembali. Ini membuatnya lebih mudah untuk mempersempit daftar gen penentu jenis kelamin yang mungkin. Teknologi ini juga memungkinkan para peneliti untuk lebih membedakan versi ibu dan ayah dari genom, memungkinkan perbandingan langsung kromosom Z dan W untuk mendeteksi kehilangan gen atau perbedaan fungsional yang dapat menjelaskan bagaimana jenis kelamin dikendalikan pada spesies.

Dua tim, dua teknologi, satu penemuan

Makalah pertama dari para peneliti dari BGI, Akademi Ilmu Pengetahuan Cina dan Universitas Zhejiang, menggunakan bacaan pendek DNBSEQ yang dikombinasikan dengan membaca panjang dari sequencer nanopore Cycloneseq baru, ini adalah genom hewan pertama yang diterbitkan menggunakan teknologi ini. Generasi genom kedua dipimpin oleh para peneliti dari University of Canberra dengan dana dari Bioplatforms Australia, Dewan Penelitian Australia dan Pacbio Singapura, dan dengan kontribusi untuk analisis dari para peneliti dari Universitas Nasional AustraliaGarvan Institute for Medical Research, University of New South Wales dan Csiro Universitas Autonom Barcelona (UAB) di Spanyol. Majelis ini menggunakan PACBIO HIFI, ONT Ultralong Reads dan Hi-C Sequencing.

Memiliki genom referensi yang diterbitkan menggunakan dua teknologi yang berbeda ini memungkinkan perbandingan suka-untuk-seperti antara teknologi ONT dan Cycloneseq untuk pertama kalinya. Kedua teknologi juga saling melengkapi dengan menyelidiki pertanyaan penentuan jenis kelamin menggunakan pendekatan yang berbeda.

Genom pertama mengurutkan naga berjanggut pusat jantan ZZ untuk mengkarakterisasi seluruh kromosom seks Z untuk pertama kalinya sementara yang kedua mengumpulkan genom individu ZW betina. Sequencer nanopore baru juga memungkinkan pemulihan sekitar 124 juta pasangan basa dari sekuens yang sebelumnya tidak dijelaskan dan hilang (hampir 7% dari genom), yang mencakup banyak gen dan elemen peraturan untuk lebih menjelaskan sistem penentuan jenis kelamin yang rumit.

Menunjuk gen master sex

Kedua proyek mengumpulkan 1,75 rakitan genom GBP dengan kualitas yang sangat tinggi untuk merakit semua kecuali satu telomer, dan hanya beberapa celah yang sebagian besar terletak di mikrokromosom. Menggunakan data ini menunjukkan kromosom seks spesifik Z dan W dirakit menjadi perancah tunggal, dan “wilayah pseudo-otomal” (par) di mana pasangan kromosom seks berpasangan dan rekombin juga terdeteksi pada kromosom 16.

Sekuensing naga jantan oleh tim BGI mencari gen khusus untuk z tetapi bukan kromosom w, dan Amh Dan Song2 (gen hormon anti-Müllerian dan reseptornya) plus BMPR1A ditentukan sebagai kandidat yang kuat untuk gen penentu jenis kelamin pada spesies ini. Urutan naga betina oleh tim yang dipimpin Australia menunjukkan ke wilayah penentuan seks kandidat yang sama (SDR) dari genom naga mereka, dan juga disorot Amh Dan Song2 sebagai gen kandidat yang mungkin.

Mempelajari ekspresi dalam berbagai tahap perkembangan yang ditemukan Amh memiliki pola ekspresi bias pria yang signifikan menjadikannya kandidat yang paling mungkin sebagai gen penentu jenis kelamin utama. Ekspresi diferensial dari gen terkait jenis kelamin lainnya Nr5a1 di par menunjukkan bahwa cerita mungkin lebih rumit, seperti Nr5a1 mengkodekan faktor transkripsi dengan situs pengikatan di Amh wilayah promotor.

Tidak seperti banyak ikan yang mendaftar Amh-seperti gen dalam penentuan jenis kelamin, salinan autosomal Amh dan gen reseptornya Song2 tetap utuh dan fungsional. Bisa jadi jenis kelamin ditentukan oleh beberapa bentuk kaukus di antara gen pada kromosom seks dari naga berjanggut yang dimoderatori oleh salinan autosom residual mereka.

Temuan tengara: AMH muncul sebagai kandidat

Oleh karena itu, sorotan utama majelis ini adalah penemuan elemen genetik yang penting untuk diferensiasi seksual pria di vertebratapada kromosom seks. Gen Amh Dan mereka yang mengkode reseptornya AMHR2 telah disalin ke kromosom Z di wilayah non-kombinasi, dan karenanya merupakan kandidat yang jelas untuk gen penentu seks utama yang bekerja melalui mekanisme berbasis dosis pada spesies ini, sebuah penemuan yang telah menghindari penemuan selama bertahun-tahun. Tidak ada seks master yang menentukan gen yang mirip dengan Sry dalam mamalia atau Dmrt1 pada burung sampai saat ini telah ditemukan pada spesies reptil apa pun. Pekerjaan baru ini memberikan kandidat yang jelas Amhyang hadir dalam dosis ganda dalam ZZ jantan dan dosis tunggal pada wanita ZW.

Arthur Georges dari University of Canberra dan penulis senior pada makalah kedua mengatakan tentang kegunaan karya ini: “Kami mengantisipasi penelitian yang dipercepat di bidang lain yang timbul dari majelis yang baru tersedia ini, seperti perkembangan kranial, perkembangan otak, studi perilaku, berbagai bidang dengan gen-gen yang mencari-cari di bidang-bidang yang mencari-cari di berbagai bidang dengan penentuan jenis kelamin gen dan gen lainnya dalam penentuan jenis kelamin gen dan gen lainnya dalam penentuan jenis kelamin gen dan gen lainnya dalam penentuan seks vertebrate dan dalam banyak gen-gen yang mencari-cari di berbagai bidang gen dan gen lainnya dalam penentuan jenis kelamin gen dan gen lainnya dalam penentuan jenis kelamin gen dan gen lainnya dalam penentuan jenis kelamin gen dan gen lainnya dalam penentuan jenis kelamin gen dan gen lainnya dalam penentuan jenis kelamin gen dan gen lainnya dalam penentuan seks vertebrate gen dan gen lainnya dalam penentuan seks gen dan gen lainnya dalam penentuan jenis kelamin gen dan gen lainnya dalam penentuan seks verte. tikus, manusia atau burung. “

Peningkatan cepat teknologi genom China

“Saya tidak pernah berhenti kagum dengan kecepatan kemajuan sains Tiongkok. Dalam beberapa tahun yang relatif, BGI dan perusahaan pendampingnya telah mengembangkan teknologi sekuensing yang memberikan hasil sebagai hal yang baik, dan keefektifan yang lebih baik dan biaya yang lebih baik, daripada teknologi yang bersaing di pasar. Kumpulan genom ini adalah kesaksian untuk tingkat pencapaian itu.”

Qiye li dari BGI dan penulis senior di kertas utama penulis The Chinese Project menjelaskan alasan mereka untuk menggunakan pendekatan ini: “Kami memutuskan untuk mulai mengerjakan genom naga berjanggut tahun lalu sebagai genom hewan pertama untuk sequencer baru ini karena itu adalah tahun yang lebih tinggi dan yang diuntungkan oleh gene yang sangat tidak ada yang disediakan oleh gene yang sangat tidak ada yang disediakan oleh Cyclonqual yang sangat tidak adil, Cyclonq. Daerah-daerah GC yang secara tradisional menantang untuk perakitan. ceritanya. “

Keyakinan diperkuat oleh bukti independen

Memiliki dua proyek terpisah menemukan gen master kandidat utama yang sama secara independen satu sama lain sangat meningkatkan kepercayaan pada temuan ini. Dan secara terbuka berbagi semua data memungkinkan orang lain untuk membangun pekerjaan ini, terutama karena peran pasti dari beberapa faktor transkripsi yang berkontribusi lainnya yang terkait dengan penentuan jenis kelamin belum sepenuhnya diselesaikan. Namun, generasi dari dua majelis genom berkualitas tinggi ini, merupakan langkah besar ke depan untuk memahami kisah lengkap penentuan jenis kelamin pada spesies ini.

Referensi:

“Rakitan genom yang hampir lengkap dari naga berjanggut Pogona Vitticeps Provides insights into the origin of Pogona sex chromosomes” by Qunfei Guo, Youliang Pan, Wei Dai, Fei Guo, Tao Zeng, Wanyi Chen, Yaping Mi, Yanshu Zhang, Shuaizhen Shi, Wei Jiang, Huimin Cai, Beijing Wu, Yang Zhou, Ying Wang, Chentao Yang, Xiao Shi, Xu Yan, Jungyi Chen, Chongyang Cai, Jingnan Yang, Xu Xu, Ying Gu, Yuliang Dong dan Qiye Li, 19 Agustus 2025, Gigascience.
Doi: 10.1093/gigascience/giaf079

“Majelis genom bertahap telomer-ke-telomer dan anotasi untuk naga berjanggut tengah Australia Pogona Vitticeps” By Hardip r Patel, Kirat Alreja, Andre lm Reis, j King Chang, Zahra chew, hyungtaek Jung, Jillian M HAMUNDAND, IRA W Deveson, Aurora Ruiz-Herrera, Laia Marin-Gual, Clare E Holleley, Zeuwes zhang. XIong, Duminda SB Dissayetake, Paul D Waters and Arthur Georges, 19 Agustus 2025, Gigascience.
Dua: 10.1093/gigascience/giaf085

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.