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Tiefseeschneckenfische reparieren ihre DNA, um 7 km unter der Oberfläche zu überleben

by drbyos
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Der Yap Hadal Schneckenfisch

Mu Y et al., 2021, PLOS Genetics

Mit Tiefdruck hat ein Tiefseefisch einen Katalog von Anpassungen entwickelt, um in den Tiefen des Pazifischen Ozeans zu überleben. Der Fisch verfügt über zusätzliche Gene zur Reparatur seiner DNA und zur Herstellung einer Chemikalie, die essentielle Proteine ​​stabilisiert. Es hat auch viele der Gene verloren, die den Geruchssinn untermauern, vielleicht weil es eine begrenzte Ernährung hat.

Der Fisch wurde 2017 gesammelt, als das chinesische Tauchboot Jiaolong in den Yap-Graben im westlichen Pazifik abstieg. In einer Tiefe von 6903 Metern fing das Tauchboot zwei Fische einer bisher unbekannten Art.

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Es waren Schneckenfische, eine wenig untersuchte Gruppe von Fischen, deren Mitglieder in einer Vielzahl von Tiefen leben. Schneckenfische sehen ein bisschen wie Kaulquappen aus und haben keine Schuppen: Ihre Körper sind geleeartig.

Da die neue Art in der Hadalzone gefunden wurde, die auf 6000 Metern unter dem Meeresspiegel beginnt, wurde sie vorläufig als Yap-Hadal-Schneckenfisch bezeichnet. In solchen Tiefen gibt es kein Sonnenlicht, das Wasser ist kalt, das Essen ist knapp und der Druck ist hoch.

Um herauszufinden, wie der Yap-Hadal-Schneckenfisch überlebt, haben Forscher unter der Leitung von Xinhua Chen von der Fujian-Universität für Land- und Forstwirtschaft in Fuzhou, China, nun sein Genom sequenziert.

Sie fanden heraus, dass das Schneckenfischgenom zusätzliche Kopien von Genen enthält, die an der DNA-Reparatur beteiligt sind, einschließlich acht Kopien eines genannten Gens rad51. Einige DNA-Reparaturgene enthielten auch Mutationen, die die Proteine, für die sie kodierten, verändern würden – obwohl derzeit unklar ist, ob oder wie dies eine hilfreiche Anpassung für das Leben in der Tiefe ist.

Der Schneckenfisch hatte auch fünf Kopien eines Gens namens fmo3Dies ist entscheidend für die Produktion von Trimethylamin-N-oxid (TMAO): eine Chemikalie, die Proteine ​​stabilisiert und sie vor einer Beschädigung durch starken Druck schützen kann. Dementsprechend wies das Muskelgewebe des Schneckenfisches im Vergleich zu Zebrafischen, die in flacheren Gewässern leben, einen erhöhten TMAO-Spiegel auf.

Der Yap-Hadal-Schneckenfisch hatte viele olfaktorische Rezeptorgene verloren, was auf einen eingeschränkten Geruchssinn hindeutet. Chen sagt, dies könnte daran liegen, dass es sich wiederholt ernährt – der Magen des Schneckenfisches war nur mit einer Krustentierart gefüllt. Seltsamerweise hat es zusätzliche Gene für saure Geschmacksrezeptoren, und es ist nicht klar, warum.

Chen und sein Team erkundeten auch die Ursprünge des Yap-Hadal-Schneckenfisches. Sie verglichen sein Genom mit dem des Marianen-Schneckenfisches, der Hunderte von Kilometern nordöstlich im Marianengraben lebt und 2019 sequenziert wurde.

Die beiden Schneckenfischarten erwiesen sich als eng verwandt. Chen sagt, die beiden Gräben, in denen sie leben, haben sich vor 8 bis 10 Millionen Jahren gebildet, so dass es sein kann, dass die angestammten Schneckenfische ihren Weg in die beiden Gräben gefunden haben und sich anschließend unabhängig voneinander entwickelt haben. „Diese beiden Gräben sind isoliert und haben unterschiedliche Tiefen und Umgebungsbedingungen“, sagt Chen.

Zeitschriftenreferenz: PLoS-Genetik, DOI: 10.1371 / journal.pgen.1009530

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