מֵידָע

האם יש הוכחות לחוליות פוקילותרמיות משניות?


האם יתכן שפיזיולוגיה אנדותרמית יכולה להתפתח לפיזיולוגיה אקטותרמית (פויקילותרמית)? יש לי תחושת בטן לא מדעית שזה בלתי הפיך. לווייתנים ודולפינים מתפתחים מיונקים יבשתיים, והם נותרו בדם חם. למרות שזה לא נותן להם שום יתרון ברור במים, כנראה שהם פיצו בכמויות אדירות של שומן בגוף במקום להתפזר. אם האוקיינוס ​​מציע הזדמנות ליונקים, מדוע דגים לא התפתחו להיות בעלי דם חם ישירות?


למה אתה מתכוון בדם קר?

יש בעיה למה שאתה מתכוון כשאתה אומר "דם קר". המילים הנכונות שבהן תרצה להשתמש הן הומותרמה, פוקילותרמית, אקטותרמה ואנדותרמה. בקצרה…

מקור החום

  • אנדו = בפנים
  • אקסו = בחוץ

שונות בחום

  • פויקילו = משתנה
  • הומו = אינו משתנה

כל שילוב של שני הצירים הללו קיים. לדוגמה: אם הטמפרטורה בסביבה אף פעם לא משתנה אתה יכול להיות הוםותרם מבלי שתצטרך להיות אנדותרם. דוגמה מהנה גם הם הדינוזאורים הגדולים הנחשבים כבית -תרמיות מכיוון שחילוף החומרים שלהם מייצר מעט חום והם כה גדולים עד שהם נשארים חמים בזכות מקור החום הזה. עם זאת, הם כנראה לא הצליחו לווסת באופן פעיל את הטמפרטורה שלהם. לכן, אני נוטה להכשיר את הדינוזאורים בתור הומו-אקסו-תרם, אך לא אתפלא אם מישהו מעדיף לקרוא לדינוזאורים גדולים כבית-אנדו-תרם. מקווה שזה נראה לך הגיוני.

שים לב שהטרמינולוגיה עשויה להיות קצת יותר מסובכת במציאות מכיוון שמגוון המנגנונים של ויסות טמפרטורת הגוף חשוב.

למה התכוונת בשאלתך כשדיברת על מינים "בדם קר"?

מעבר מאנדותרמיה לאקטותרמה

תודה @christ. עכברוש עירום הוא אקטותרם ואילו אבותיו נמצאים באנדותרמה.


בסיס מולקולרי של הסתגלות להתנגדות צמרמורת בבעלי חיים פוקילותרמיים

סקוט א.ל.הייוורד, ברונו מנסו, אנדרו ר. קוסינס, שירן א. דייויס, ג'וליאן א.ט.דאו, קן לוקוביאק בסיס מולקולרי של הסתגלות להתנגדות צמרמורת בבעלי חיים פוקילותרמיים. J Exp Biol 1 בינואר 2014 217 (1): 6–15. doi: https://doi.org/10.1242/jeb.096537

צינון והקפאה מייצגים מרכיבים שונים מאוד של מתח בטמפרטורה נמוכה. אף שהמנגנונים העיקריים של נזק לרקמות ושל הגנה נרכשת מהשפעות הנגרמות מהקפאה מבוססים באופן סביר, אלה שמניעים נזקי צמרמורת והגנה אינם כאלה. חשיפה לקור ללא הקפאה (כלומר צמרמורת) עלולה להוביל להפרעה רצינית בתהליכי חיים נורמליים, כולל הפרעה בחילוף החומרים באנרגיה, אובדן סלקטיביות קרום הממברנה והתמוטטות של שיפועי יונים, כמו גם אובדן תיאום עצבי-שרירי. אם הנגעים הראשוניים אינם מוקפים אז התשה תפקודית מתקדמת עלולה לגרום למוות. לפיכך, זיהוי הנגעים המולקולריים העומדים בבסיסו יכול להצביע על אמצעי בניית ההתנגדות לחשיפות צמרמורת הבאות. חוקרים התמקדו בארבעה נגעים ספציפיים: (i) כישלון בקואורדינציה הנוירו-שרירית, (ii) הפרעה במבנה הבי-קרום והתאמות עקב שינויים בהרכב השומנים, (iii) התפתחות חלבונים, שעשויה להקל על ידי ביטוי המושרה של אוסמוליטים תואמים. מתנהג כ'מלווים כימיים ', (iv) או כביטוי המושרה של מלווי חלבונים יחד עם דיכוי סינתזת חלבון כללית. ההתקדמות בכל המנגנונים הפוטנציאליים הללו נמשכת אך לא מהותית, בין היתר בשל הסתמכות יתר על גישות קורלטיביות ישירות. כמו כן, מעט מחקרים התערבו על ידי אימוץ אבלציה של גנים בודדים, המספקים ראיות ישירות ומשכנעות הרבה יותר לתפקידם של גנים ספציפיים, ובכך תהליכים, בפנוטיפים אדפטיביים. קושי נוסף הוא קיומם של מנגנונים מרובים, שלרוב פועלים יחד, ובכך גורמים לתגובות מפצות למניפולציות גנטיות, שעלולות להסוות השפעות מפריעות לפנוטיפ של סובלנות הצמרמורת. כתוצאה מכך, אין מעט עדויות ישירות למנגנוני הרגולציה הבסיסיים המובילים להתנגדות המושרה לפציעות צמרמורת. כאן אנו בוחנים את ההתקדמות האחרונה בעיקר בחוליות תחתונות ובפרוקי רגליים, אך יותר ויותר במיני דגמים גנטיים ממגוון רחב יותר של טקסים.


תַקצִיר

ניתוחים השוואתיים של הגנום החולייתיים ממשיכים לחשוף מגוון מפתיע של גנים במשפחת העלים של הגן הגלובין, שחלקם מגבילים מאוד את ההתפלגות הפילטית למרות ימי קדם. ניתוח גנומי של הרפרטואר של הגן הגלוביני של דגים סחוסיים (Chondrichthyes) צריך להיות אינפורמטיבי במיוחד אודות המקורות הכפולים ותפקודי אבותיהם של גלובין חוליות, שכן ההבדל בין Chondrichthyes לבין חוליות גרמיות מייצג את הפיצול הבסיסי ביותר בחוליות הלסתות. כאן, אנו מדווחים על ניתוח גנומי השוואתי של משפחת גני הגלובין החולייתיים הכולל את רפרטואר גן הגלובין המלא של כריש הפיל (Callorhinchus milii). שימוש בנתוני רצף גנומיים מנציגי כל סוגי החוליות העיקריים, ניתוחים משולבים של תחביר ושמירה על מערכות יחסים פילוגנטיות גילו כי לאב הקדמון המשותף האחרון של בעלי החוליות יש רפרטואר של לפחות שבעה גנים גלובין: עותקים בודדים של אנדרוגלובין ו נוירוגלובין, ארבעה עותקים משותקים של גלובין X, והבן העותק היחיד של כל קבוצת הגלובינים הספציפיים לחוליות. בשילוב עם נתוני ביטוי, המלאי הגנומי של גלובינים של כרישי פיל הניב ארבעה ממצאים מפתיעים במיוחד: 1) אין זכר ל נוירוגלובין גן (גן שמור מאוד הנמצא בכל שאר בעלי החוליות הלסתות שנבדקו עד היום), 2) מיוגלובין מתבטא מאוד בלב, אך לא בשרירי השלד (המשקף מצב אבותי אפשרי בחולייתנים עם מערכות מחזור חד-מעגליות), 3) לכריש פילים יש שני שונים מאוד גלובין X פאראלוגים, שאחד מהם מתבטא באופן עדיף בגונדות, ו 4) לכריש פילים יש שני מובנים מבחינה מבנית. α-globin פאראלוגים, שאחד מהם מתבטא באופן מועדף במוח. פרופילי הביטוי של גני גלובין של כרישי פיל חושפים התמחויות ייחודיות של תפקוד ביחס לאורתולוגים בחוליות עצמות ומציעות השערות לגבי תפקודי אבות של גלובין חוליות.


תוכן

פילוח הוא תהליך קשה להגדרה מספקת. לטקסים רבים (למשל הרכיכות) ישנה חזרה סדרתית כלשהי ביחידותיהם אך אינם נחשבים באופן מקובל כמפולח. בעלי חיים מפולחים הם אלה הנחשבים כבעלי איברים שחזרו על עצמם, או שיש להם גוף המורכב מיחידות דומות לעצמן, אך בדרך כלל מדובר בחלקים של אורגניזם שמכונה "פילוח". [1]

פילוח בבעלי חיים בדרך כלל מתחלק לשלושה סוגים, האופייניים לפרוקי רגליים שונים, בעלי חוליות ודגדנים. פרוקי רגליים כגון זבוב הפירות יוצרים קטעים משדה של תאים מקבילים המבוססים על שיפועי גורם שעתוק. חוליות כמו דג הזברה משתמשים בביטוי גנים מתנודד כדי להגדיר מקטעים המכונים סומטים. עפעפיים כגון עלוקה משתמשים בתאי פיצוץ קטנים יותר המסתלקים מתאי טלובלסט גדולים כדי להגדיר קטעים. [2]

פרוקי רגליים עריכה

למרות ש תסיסנית הפילוח אינו מייצג את כלול הארתרופודים באופן כללי, הוא הנחקר ביותר. מסכים מוקדמים לזיהוי גנים המעורבים בהתפתחות הציפורן הובילו לגילוי סוג של גנים שהיה נחוץ לפילוח נכון של תסיסנית עוּבָּר. [3]

כדי לפלח כראוי את תסיסנית העובר, הציר הקדמי-אחורי מוגדר על ידי תמלילים המסופקים על ידי האם המולידים שיפועים של חלבונים אלה. [2] [3] [4] שיפוע זה מגדיר אז את תבנית הביטוי של גני פערים, שקובעים את הגבולות בין הקטעים השונים. השיפועים המופקים מביטוי גנים של פערים מגדירים לאחר מכן את תבנית הביטוי של הגנים של כלל הזוגות. [2] [4] הגנים של כלל הזוגות הם לרוב גורמי שעתוק, המתבטאים בפסים קבועים לאורך העובר. [4] גורמי שעתוק אלה מווסתים אז את הביטוי של גני קוטביות קטע, המגדירים את הקוטביות של כל קטע. גבולות וזהויות של כל קטע מוגדרים מאוחר יותר. [4]

בתוך פרוקי הרגליים, דופן הגוף, מערכת העצבים, הכליות, השרירים וחלל הגוף מפולחים, וכך גם התוספות (כשהן קיימות). חלק מהאלמנטים הללו (למשל שרירים) אינם מפולחים בטקסון אחותם, האוניצ'ופורה. [1]

Annelids: ערוץ ערוץ

אמנם לא למד טוב כמו ב תסיסנית ודג הזברה, פילוח בעלוקה תואר כפילוח "מתחיל". חלוקות מוקדמות בתוך עובר העלוקה גורמות לתאי טלובלסטים, שהם תאי גזע המתחלקים באופן לא סימטרי ליצירת חבילות של תאי פיצוץ. [2] יתר על כן, ישנן חמש שושלות טלובלסט שונות (N, M, O, P ו- Q), עם סט אחד לכל צד של קו האמצע. השושלות N ו- Q תורמות שני תאי פיצוץ עבור כל קטע, ואילו השושלות M, O ו- P תורמות רק תא אחד לכל קטע. [5] לבסוף, מספר הקטעים בתוך העובר מוגדר על ידי מספר החלוקות ותאי הפיצוץ. [2] נראה שהפילוח מוסדר על ידי הגן קיפוד, דבר המצביע על מוצאו האבולוציוני השכיח באב קדמון פרוקי הרגליים והתפרקים. [6]

בתוך המפרקים, כמו אצל פרוקי הרגליים, דופן הגוף, מערכת העצבים, הכליות, השרירים וחלל הגוף בדרך כלל מפולחים. עם זאת, הדבר אינו נכון לגבי כל התכונות כל הזמן: רבות מהן חסרות פילוח בדופן הגוף, בקולם ובשרירים. [1]

אקורדים: דג זברה ועכבר עריכה

אם כי אולי לא נלמד כמו תסיסנית, פילוח בדגי זברה, אפרוחים ועכברים נחקר באופן פעיל. פילוח באקורדים מאופיין כיצירת זוג סומטים משני צדי קו האמצע. לעתים קרובות קוראים לזה סמיטוגנזה.

באקורדים, הפילוח מתואם על ידי מודל השעון וחזית הגלים. "השעון" מתייחס לתנודה תקופתית של גנים ספציפיים, כגון Her1, שעיר/משפר של גן מפוצל. הביטוי מתחיל בקצה האחורי של העובר ונע לכיוון הקדמי. חזית הגל היא המקום בו הסומטים מתבגרים, המוגדרים על ידי שיפוע של FGF כאשר סומטים נוצרים בקצה הנמוך של שיפוע זה. בחולייתנים גבוהים יותר כולל עכבר ואפרוח, אך לא דג זברה, חזית הגל תלויה גם בחומצה רטינואית הנוצרת רק קדמית לתחום ה- FGF8 הזנב אשר מגבילה את ההתפשטות הקדמית של הדחקת חומצה רטינואית FGF8 של ביטוי הגן Fgf8 מגדירה את נקודת הגל כנקודה בה הריכוזים של חומצה רטינואית וחלבון FGF8 מתפזר הם הנמוכים ביותר. תאים בשלב זה יתבגרו וייצרו זוג סומטים. [7] [8] הרחבת תהליך זה עם כימיקלים אחרים לאיתור מאפשרת למבנים כגון שרירים להתפרש על הקטעים הבסיסיים. [ דרוש ציטוט ] חוליות תחתונות כגון דג זברה אינן דורשות הדחקת חומצה רטינואית של Fgf8 הזנב לשם סומיטוגנזה עקב הבדלים בקיבה ובתפקוד אב נוירומסודרמלי בהשוואה לחוליות גבוהות יותר. [9]

טקסים אחרים ערוך

בטקסים אחרים, ישנן עדויות מסוימות לפילוח בחלק מהאיברים, אך פילוח זה אינו חודר לרשימה המלאה של האיברים שהוזכרו לעיל עבור פרוקי רגליים ומפרקים. אפשר לחשוב על היחידות החוזרות על עצמן בסדרות רבות של Cycloneuralia, או על אבזור הגוף המפולח של הצ'יטונים (שאינו מלווה בקוילום מפולח). [1]

ניתן לראות פילוח כמקורו בשתי דרכים. לקריקטורה, מסלול ה"הגברה "יכלול אורגניזם קדמי חד-מקטע שהופך לפלח על ידי חזרה על עצמו. זה נראה בלתי מתקבל על הדעת, ומסגרת ה'פרסליזציה 'מועדפת בדרך כלל - כאשר הארגון הקיים של מערכות האיברים' פורמליזציה 'מחבילות מוגדרות באופן רופף למקטעים נוקשים יותר. [1] ככזה, ניתן לראות אורגניזמים עם מטאריזם מוגדר באופן רופף, בין אם הם פנימיים (כמו כמה רכיכות) ובין אם חיצוניים (כאוניצ'ופורה) כ'מבשרים 'לאורגניזמים מנותקים כגון מפרקים או פרוקי רגליים. [1]


האם יש הוכחות לחוליות פוקילותרמיות משניות? - ביולוגיה

לאורך ההיסטוריה של כדור הארץ, ה"ניסויים "הטבעיים הרבים של האבולוציה הביאו למגוון רחב של פנוטיפים. אף על פי שפנוטיפים דה נובו זוכים לתשומת לב נרחבת, ניוון של תכונות שירשו מאב קדמון הוא דרך אבולוציונית נפוצה מאוד, אך מוזנחת לעתים קרובות. התופעה האחרונה, המכונה אבולוציה רגרסיבית, מביאה לעיתים קרובות לחוליות עם פנוטיפים המחקים מצבי מחלה תורשתיים בבני אדם. אבולוציה רגרסיבית של תכונות אנטומיות ו/או פיזיולוגיות מלווה בדרך כלל במוטציות חסרות הפעלה העומדות בבסיס תכונות אלה, המתרחשות לעתים קרובות במקומות זהים לאלה המעורבים במחלות אנושיות. כאן אנו דנים בתועלת הפוטנציאלית של בחינת הגנום של חוליות שחוו אבולוציה רגרסיבית כדי ליידע את הגנטיקה הרפואית האנושית. גישה זו היא בעלות נמוכה ותפוקה גבוהה, מה שמאפשר לה לשפר במהירות את הידע של גנטיקה של מחלות. אנו דנים בשתי דוגמאות המתוארות היטב, מונוכרומטיות של מוט (אכרומטופסיה מולדת) ואמלוגנזה אימפרפקטה, כדי להדגים את התועלת של גישה זו, ולאחר מכן מציעים שיטות לצייד לא-מומחים ביכולת לאשש גנים מועמדים ולחשוף לוקוסים חדשים של מחלות.


לחץ

קריקטורות במקום העבודה, לחץ הוא נושא בסיסי של חלק גדל והולך מהתפוקה של כתב העת. למה זה? הגישה הפיזיולוגית ההשוואתית מציעה הבנה כיצד פועל האורגניזם כאשר זה מתפתח, התקדמות טבעית היא לשאול כיצד מנגנונים אלה עוזרים לאורגניזם לשרוד. אינני יכול לחשוב על צורת חיים הקיימת בסביבה אחידה וחסרת משתנה לחלוטין, לכן ההישרדות תלויה בשמירה על הומאוסטזיס במגוון הפרעות חיצוניות.

חלק מהאורגניזמים מותאמים במיוחד לטווח סביבתי ממוקד היטב, אך אחרים חייבים להקריב אופטימיזציה לשיא על מנת לספק הומאוסטזיס הולם על פני מגוון רחב הרבה יותר של אתגרים חיצוניים. במאבק הגדול על החיים, לשתי האסטרטגיות יש את מקומן, אך בתקופות של שינויים מהירים, כמו שינויי אקלים, סביר להניח שאורגניזמים קשיחים יותר יפסידו לגנרליסטים.

אז מהו מתח? אנו מגדירים זאת כאן ככל הפרעה חיצונית להומאוסטזיס האופטימלי של האורגניזם. על בסיס זה, מתח הוא חלק מרכזי בעסקי הליבה של כתב העת: חלק גדול מהמאמרים שלנו מדווחים על מנגנוני הסתגלות לתסמינים תרמיים, אוסמוטיים, התייבשות, מלח, מכניים, רעב או גורמי לחץ אחרים. עם זאת, אחד הדברים שמושכים במיוחד בגישה של כתב העת לביולוגיה ניסיונית הוא שניתן לראות מתח בהקשר רב -שכבתי, ממולקולה לאורגניזם ומעבר לו. העיתונים בגיליון מיוחד זה מנסים לסקור את השטח העצום הזה, עם כמה סקירות חשובות על אינטראקציות אורגניזמיות עם הסביבה (שהיציבות שלה עצמה בלחץ באמצעות שינויי אקלים) עד לתגובות פיזיולוגיות ברמת הרקמות והאורגניזם, והקשר מנגנוני שליטה אנדוקריניים ועד לרמה המולקולרית, עם מאמרים כתובים היטב על הרשתית האנדופלסמית ומגבי לחץ אחרים הפועלים בתוך התאים.

האם יש עקרונות כלליים שיש להסיק ממאמרים אלה? ובכן כמובן, המסר הגלוי הוא שכאשר ניתן לזהות וללמוד מתח במגוון רחב של קנה מידה, אזי גישה הוליסטית רב תחומית היא הדרך הטובה ביותר ללמוד מתח! מידע נוסף הוא שנתונים חדשים מצביעים על משותפות בין מסלולי אפקט המתח כלומר, ככל הנראה, גורמי לחץ עצמאיים עשויים לפעול באמצעות מרכיבים נפוצים של (למשל) התגובה החיסונית המולדת. אכן, ישנן עדויות לכך ששיטת לחץ אחת יכולה להתנות, או לאקלם, את תגובת האורגניזם לגורם סטרס שני ושונה.

בנוסף, עם זאת, אני מכה באנלוגיה לפיסיקה של מתח. כאשר חומר מעוות, הכוח ליחידת שטח מוגדר כמתח, והעיוות שנוצר מוגדר כמתח. [וכמובן, המודולוס של יאנג, ה, הוא σ/ε (מתח/מתח) עבור החלק הליניארי של העקומה.]


המינוח של תאי פיגמנט

תאי פיגמנט, כהגדרתם, מוכרים גם במונח הגנרי 'כרומטופורים' בחולייתנים שאינם יונקים וציפורים. ההגדרה שלנו לתאי פיגמנט מציעה באופן מיידי תכנית לסיווגם וטרמינולוגיה מאחדת (איור 1). ההפרדה העיקרית נעשית בעיקר על סוג הפיגמנט שהם מכילים, כלומר אלה שמסנתזים מלנינים (כולל פאומלנין) ואלו המכילים פיגמנטים שאינם מלנין, ושנית על מקורם העוברי.

מלנוציטים

קלאסית, מלנוציטים מייצגים את שלב ההתמיינות הסופי של שושלת תאים הנגזרת מן הסמל העצבי. הם נמצאים בכל החולייתנים והם בדרך כלל הסוג הנפוץ ביותר של תאי פיגמנט. הם מאופיינים בנוכחות אוומלנין שחור או פאומלנין צהבהב או שניהם, אם כי בכמה שושלות, כגון דגים, לא נמצא פומלאנין עד כה (D'ischia et al., 2015 Kottler et al., 2015). מקור שני לתאי פיגמנט המכילים eumelanin הוא הנוירואפיתל האופטי, המוליד את אפיתל הפיגמנט ברשתית, שכבת תאים בודדת הגובשת את שכבת הפוטורצפטור בעין החוליות. לפי ההגדרה שלנו, תאי אפיתל פיגמנט ברשתית הם גם 'מלנוציטים' למרות מוצאם האמבריולוגי השונה. באופן כללי, תאי פיגמנט המכילים מלנין שמקורם בעצב עצבי ותאי פיגמנט המכילים נירו-אפיתל, נקבעים על ידי גורם השעתוק MITF למרות שיש חריגים ספציפיים למינים. למשל, בדג הזברה, מיטף אינו נחוץ לפיתוח RPE (ליין וליסטר, 2012).

במלנוציטים מלנין נמצא בתוך אברונים הקשורים לממברנה הנקראים מלנוזומים. ניתן לסווג מלנוציטים עצביים שמקורם בעצב על פי האם הם מעבירים מלנוזומים באופן פעיל לתאים אחרים-המלנוציטים המעבירים מלנין-או לא. המלנוציטים המעבירים מלנין הם אלה הנמצאים בדרך כלל באפידרמיס של עור יונקים ועופות, המפרישים מלנוזומים שנלקחים לאחר מכן על ידי קרטינוציטים שכנים, כדי להקנות צבע לעור ולשיער ונוצות. מלנוציטים שאינם מעבירים נמצאים בדרמיס ובמקומות שאינם עוריים אצל יונקים, עופות, זוחלים, דו-חיים ודגים.

העברת מלנין מתרחשת גם כמאפיין מיוחד של מלנוציטים של יונקים כחלק מהתגובה ההסתגלותית לאור השמש. לחוליות תחתונות יש אמצעי משוכלל עוד יותר לביצוע 'שינוי צבע', אך זה מבוסס על מנגנונים ביולוגיים שונים של התא. כאן, המלנוזומים מתפזרים באופן פעיל בכל הציטופלזמה (הקשורה לתנועה צנטריפוגלית של המלנוזומים) או מתרכזים באופן חד-גרעיני (הקשורים לתנועה צנטריפטלית של המלנוזומים), מה שמקנה למלנוציטים מראה מורחב יותר או מופחת יותר סופג אור. היכולת המפזרת של מלנוזום של תת-אוכלוסייה של מלנוציטים של טלאוסטים, דו-חיים וזוחלים, מנוגדת כפי שהיא עושה עם העברת המלנין של מלנוציטים רבים של יונקים, חוקרי תאי פיגמנט כה מסקרנים עד שהם שמרו שם ספציפי, מלנופור, למלנוציטים אלה. הצגת קטגוריה נוספת זו הייתה היתרון במתן סיווג מדויק יותר של התנהגות התא, אך לא הייתה עקבית, שכן תת-סוגים אחרים, למשל המלנוציטים המפרישים מלנין של יונקים, לא טופלו באופן דומה. לשם פישוט המינוח והכרה בעדויות הגוברות לגנטיקה השמורה של הביולוגיה של המלנוציטים, אנו מציעים כי ניתן לכנות את כל התאים הללו כמלנוציטים.

אנו מודעים לכך שחיסול המונח ההיסטורי 'מלנופור' עלול ליצור בלבול כלשהו. לפיכך, אנו מציעים שבמקומות שבהם הם מרגישים לנכון, יכולים המחברים להסביר לקוראיהם התאמה טרמינולוגית זו.

תאי פיגמנט ללא מלנין

תאי פיגמנט המכילים ביו -מולקולות מלבד מלנין המשקפות או סופחות אור נמצאות בדרך כלל בחולייתנים הפוקילותרמית. מספר סוגים תועדו כשמורים בקשתית העופות, אם כי טרם בוצע אפיון מולקולרי כדי להעריך את ההומולוגיה של תאים אלה לאלו של בעלי חוליות פויקילותרמיות (Mcgraw and Nogare, 2004 Oliphant, 1981). בהצעת הסיווג הבא, אנו בונים על הסינתזה של Bagnara ו- Matsumoto (Bagnara and Matsumoto, 2006). אנו מסווגים את הכרומטופורים שאינם מכילים מלנין בתחילה לפי צורת הצבע העיקרית (רפלקטיבית או סופגת אור) ולאחר מכן לפי צבע. הקשר בין מאפיינים אלה לבין הפיגמנטים הכלולים מסתיים רק באופן חלקי, ויש לציין כי לעתים קרובות נמצאות שתיים או יותר סוגים של פיגמנטים בסוגי תאים שונים (ראו גם להלן: 'תאי פיגמנט לא טיפוסיים'), בחלקם מסבירים את מגוון הצבעים שכל אחד מהם עשוי להראות.

אנו מבחינים בשני סוגים של תאי פיגמנט המשקפים: אירידופורים (ססגוניים או לבנים, רפלקטיביים) ולוקופורים (לבנים) (אוליפנט והודון, 1993). ניתן להבחין בין אירידופורים ולוקופורים על ידי מבנה האברונים שלהם (המשקפים טסיות דם או לאוקוזומים). האירידופורים מכילים טסיות מחזירות דקיקות (צלוחיות) שטוחות מחזרות המורכבות מגבישי פורין ונראות ססגוניות כאשר סידורי הטסיות מאורגנים במדויק או נראים לבנים כשהם פחות מאורגנים. לאוקופורים בדרך כלל מכילים גם את חומצת השתן תרכובת הפורין, אך זו נמצאת בתוך אברונים קטנים ומעוגלים יותר המכונים לאוקוזומים. באופן כללי, שני סוגי תאים אלה ניתנים להבחנה גם על ידי צורות התא שלהם ו/או היכולת שלהם לצבור ולפזר את האברונים המחזירי אורגנים שלהם: אירידופורים הם עגולים למדי ובדרך כלל חסרים את היכולת לצבור ולפזר את טסיות החזר שלהם (אך ראה להלן ), ואילו לאוקופורים הם דנדריטים כמו סוגי תאים אחרים (מלנוציטים, קסנטופורים, אריתרופורים וציאנופורים) ולוקוזומים שלהם יכולים להצטבר ולהתפזר. התגובות המצטברות-מפזרות של לאוקופורים מתרחשות בכיוונים מנוגדים לאלה של תאי פיגמנט סופגים אור. כאשר מלנוזומים נעים מרכזי, למשל, כתגובה לנוראדרנלין, לאוקוזומים נעים בצנטריפוגליות. אירידופור דנדריטי בדרמיס של גובי המים המתוקים (Odontobutis obscura) מראה תכונה פיזיולוגית ייחודית בכך שהאברונים הרפלקטיביים מראים את המורפולוגיה של טסיות המשקפות, אך הם יוצאי דופן בכך שהם ניעים (Matsuno and Iga, 1989). היינו מציעים כי סיווגם כאירידופורים נשמר על בסיס המורפולוגיה של האברונים.

בין תאי פיגמנט סופגי אור שאינם מלנין, אנו מבחינים בין קסנתופורים ואריתרופורים (צהוב ואדום בהתאמה עקב פטרינוזומים ו/או שלפוחי קרוטנואיד) וציאנופורים (כחול עז עקב ציאנוזומים המכילים פיגמנט כחול לא ידוע) (טבלה 1). התוכן המגוון של פטרידינים וקרוטנואידים קובע את טווח הצבע הצהוב לאדום בקסנטופורים ובאריתרופורים לא זוהו סמנים מולקולריים או מבניים ספציפיים לקסנטופור או לאריתרופור. לפיכך, ההבחנה בין שני סוגי התאים הללו אינה מוגדרת כיום היטב ועשויה להיות סמנטית.

ללא ספק סוגים אחרים של תאים נותרים לזהות מיקום ראשוני שאפשר להסתכל בו עשוי להיות זקיקי הנוצות של תוכים, שבתוכם צפויים להימצא תאים המסנתזים ומפרישים את הפסיטקופולווינים המעניקים לקבוצה זו את צבעי הנוצות האדומות, הכתומות והצהובות (Mcgraw ונוגר, 2004). באופן דומה, זוהו כרומטופורים ניאון אדומים בדגי שונית טרופיים, כולל מטבעת העין של מיני גובי טרופיים והבלני בעל הפנים השחורות (Tripterygion delaisi), ובכרומטופורים דנדריטים במכלול של זהב ניאון אוויוטה גובי (Eviota pellucida) (Michiels et al., 2008 Wucherer and Michiels, 2012, 2014). שילובם של צבע אדום עם טסיות המשקפות בתא דנדריטים מצביע על כך שהם עשויים להיות סוג יוצא דופן של אירידופור, אך אפיון נוסף של האברונים שלהם עשוי לאשר שהם יוצרים סוג תא חדש.

באופן כללי, ככל הנראה, הכרומטופורים נובעים מן הסמל העצבי, אם כי שכבת תאים המשקפת, אותה היינו מסווגים כמורכבת מלוקופורים, באפיתל הרשתית בציפורים נראה כי ככל הנראה נגזרת מה- RPE (Hudon and Oliphant, 1995) . עבור ציאנופורים, עד כה מוצאם האמבריולוגי לא תועד, אך הארגון האולטרה -מבני שלהם, צורתם ומיקומם באינטגרמנט הופכים את זה סביר להניח מערכת יחסים דומה לשאר סוגי תאי הפיגמנט של עור הדג. עם זאת, בהתחשב ביכולתו של הטבע להפתיע, אנו סבורים שלא יהיה זה נבון לשלול את המקור האפשרי של סוגי תאי פיגמנטים חדשים (sensu stricto) מרקמות אחרות, כך שבדיקת החוסן של קריטריון תומך זה תהיה היבט מסקרן למחקרים על סוגי תאי פיגמנטים חדשים שהתגלו בעתיד.

תאי פיגמנט שאינם מלנין נמצאים באתרים עוריים ולא עוריים וישנם תת-אוכלוסיות המעורבים בשינוי הצבע. האחרון תלוי בתנועה תלויית ציד שלד של אברונים המכילים פיגמנט בתוך הציטופלזמה. שוב, מוצע לא להשתמש בסיווג משנה נוסף ל- '-ציטים' ול' -פורים ', בפרט מכיוון שהמושגים לאוקוציטים או אריתרוציטים כבר משמשים לתאים שאינם פיגמנטיים. לכן, להבהרה ובהתאם לשימוש היסטורי, אנו מציעים את המשך השימוש בסיומת '-פורה' לכל תאי הפיגמנט שאינם מלנין.

תאי פיגמנט פוליכרומטיים

תאי פיגמנט שאינם יכולים להקיף בסיווג הנ"ל זוהו בכמה חוליות פויקילותרמיות. דווח על כרומטופורים דיכרומטיים, בעלי שני סוגים של תרכובות פיגמנט מובחנות או אברונים. לאחרונה נמצאו אריתרו-אירידופורים, בעלי טסיות המשקפות אור ופיגמנטים קרוטנואידים אדמדמים. Pseudochromis diadema (Goda et al., 2011), וכרומטופורים פוליכרוםיים סופחי אור, המכילים ציאנוזומים, פטרינוזומים ושלפוחי קרוטנואידים בציטופלזמה שלהם, נמצאו באינטגומנט מסביב לשולי אזורי הכחלחל של דגי המנדרינה (Synchiropus splendidus) (Goda et al., 2013). אנו מציעים את השם erythro-cyanophore עבור האחרון. במקרה של אריתרו-אירידופורים, לא ברור היכן מצטברים הקרוטנואידים (ככל הנראה ציטופלזמה, או אולי בשיקוף טסיות?). זה בהחלט יהיה מעניין להעריך את המקור ההתפתחותי של אריתרו-אירידופורים, כדי לקבוע אם מדובר באירידופורים משופרים אשר בחרו את היכולת לצבור קרוטנואידים.

מעניין לציין כי לאוקופורים יכולים להכיל גם פטרידינים (דרוזופרין) וכך להיראות כתומים במהלך שלבים עובריים/זחלים במדקה (H.H, unpub. Obs.). הגנטיקה ההתפתחותית של לאוקופורים וקסנטופורים במדקה העלתה כי התפתחות סוגי תאים אלה חולקת שושלת תאים נפוצה מזו של מלנופורים ואירידופורים, כך שללאוקופורים התפתחותיים קשורים קשר הדוק יותר לקסנטופורים מאשר לאירידופורים (קימורה ואחרים, 2014 Nagao et al., 2014 אוליפנט והודון, 1993). עם זאת, בהתחשב בנוכחותם הנפוצה של אברונים פיגמנטיים מרובים ובבורות התכופות בנוגע למרכיבים הכימיים שלהם, אנו מעדיפים לשמור על מסורת הסיווג לפי אופן הצבע והצבע. המשמעות היא שגם היינו מסווגים את מה שנקרא קסנטופורים המשקפים בקשתית העופות, שהם צהובים מבריקים עקב פטרידינים גבישים (או תערובות של פטרידינים ופורין) בתוך טסיות המשקפות (אוליפנט והודון, 1993), כאירידופורים.

תאים מבשרים לא פיגמנטיים

בהפקתם מהצינור העצבי או מתאי העצב העצבי, כל תאי הפיגמנט עוברים בשלבים לא פיגמנטיים למצבם הפיגמנטי והמובחן במלואו. אנו מבחינים בכל תא המראה עדות למפרט גורל לגורל תא פיגמנט באמצעות המונח הגנרי כרומטובלסט ומבחין מלנובלסטים, אירידובלסטים, לוקאובלסטים, אריתרו-אירידובלסטים, קסנטובלסטים, אריתרובלסטים וציאנבלסטים, לפי הצורך (טבלה 1). קיבלנו את ההחלטה הפרגמטית להתייחס למפרט הגורל ולא למחויבות, כיוון שבמציאות אי אפשר להעריך מחויבות in vivo ולעתים רחוקות ניתנות לבחינה במבחנה. לעומת זאת, תא 'מוגדר' מוגדר בקלות ככזה המציג תכונות מולקולריות, תאיות או התנהגותיות ספציפיות האופייניות לשושלת תאי פיגמנט ספציפית, ואנו מזהים במפורש כי הדבר אינו מחייב כי התא נקבע, המחויב לשושלת זו. . אנו חושבים שחשוב לכלול את ההקדמה המוגדרת בתוך ההגדרה, מאותה סיבה שאנו מחשיבים מלנוציטים לבקנים כעדיין כמלאנוציטים, כלומר היא מבטאת דפוס של גנים ספציפיים למלנוציטים, ללא קשר אם מלנין מסונתז בגילוי סכומים או לא.


יום שני, 30 ביולי 2018

פרופסורים - חופש אקדמי ודעות לא פופולריות או פוגעניות

האקדמיה מעריכה את החופש האקדמי. עם זאת, עשויות להיות כמה מגבלות מעשיות על החופש האקדמי. אילו השלכות עשויות להיות לפנים אקדמיות להבעת דעות לא פופולריות או פוגעניות בשם החופש האקדמי?

למשל, כיצד יכול להיות שהמוניטין האקדמי של פרופסור יושפע מהבעת דעות פומביות התומכות בדיקטטורות (ובסוגים אחרים של פוליטיקאים) ובעבירות שהוקמו והפרת זכויות האדם?

ראשון, חופש אקדמי כפי שהוא נפוץ אינו מתייחס לדעותיו ולדעותיו המוצהרות בפומבי, אלא לחירות בה הן מנהלות הוראה בכיתה. ההתייחסות בארה"ב היא הצהרת העקרונות של 1940 בנושא חופש אקדמי וקביעות הקובעת זאת


מורים זכאים לחופש בכיתה בדיון בנושא שלהם


אבל ככלל, אקדמאים אינם מקבלים יחס מיוחד מחוץ לכיתה בכל הנוגע לחופש הביטוי. זה בהחלט לא המקרה בארה"ב, ואני לא מכיר מדינה אחרת שבה זה יכול להיות כך.

עכשיו, לגבי ההשפעה של דעות לא פופולריות או פוגעניות על המוניטין, זה יהיה תלוי מאוד בעמיתים שלך! אני אישית מגלה שבעוד חופש הביטוי מוערך מאוד בחוגים אקדמיים באופן כללי, האקדמיה כמערכת היא מוסד שמרני למדי ואני חושד שלא תמצא הרבה יותר אהדה לדעות קיצוניות מאשר בכל מקום עבודה אחר.

הערה: חופש אקדמי משמש גם להתייחסות לפסיקה אמריקאית החלה על אוניברסיטאות ומכללות במובן זה, היא אינה קשורה לזכויות וחובות של מורה בודד.

הוראה - איך להתמודד עם שיעור עצלן?

תארו לעצמכם שאתם רוצים לנהל את הכיתה לתואר ראשון בצורה יצירתית יותר ולהציג פרויקטים מעשיים כחלק מהציון הסופי. עם זאת, התלמידים עצלנים לאמץ פעילויות נוספות, וכולם מחליטים לא להעביר דו"ח כלשהו.

המחלקה לא אוהבת את הצרות להיכשל בכל הסטודנטים בקורס בגלל פרויקט נוסף.

מה היית עושה כדי ליישם שינוי כאשר התלמידים מתנגדים באופן נרחב? או כפי שהציע @JeffE, כיצד להתמודד עם מחלקה שאינה נותנת למדריכיה אוטונומיה בהקצאת ציונים?

תיאור נוסף: למעשה, אני רוצה לשנות את מערכת הציונים כדי להפחית את משקל הבחינה הסופית, ולהוסיף לפרויקטים קטנים (למשל כתיבת עמוד אחד על הנושא הנדון). The lazy class prefer to deal with one final exam instead of continuing homework. The school does not support this method, but they do not stop me as long as there is no trouble.

It's a very difficult position you are in. The school does not want you to fail all the students and it seems the students might know that and are cooperating to overrule you. This is the like the two prisoners (in the Prisoner's Dilemma) finding a way to coordinate their actions. In this case, as I said, you have a very difficult situation.

It seems to me that three major issues in this case:

The school says they give you power but they really don't. If this is the case, then you must deal with your boss (or higher) to find out what you can do and what you cannot. One way to test that power is to tell your boss that you will fail all the students because they are actively resisting course requirements. If your boss says that you must find a way to get the students to do the work, then you know you do not have any power and you must decide if this is acceptable to you or not. If not, go somewhere else (if you can). Otherwise, you have to live with it.

You may be out of touch with what the students are capable of doing. This is quite common for new teachers. For myself (when I was starting to teach undergraduate students), I thought the students would all be hard-working and dedicated to their studies but later found that they were just like most undergraduates trying to get around the work and they didn't understand the importance of studying or the importance of their university degree. I was comparing them to my graduate-level classmates (since those were my most recent memories) but that was clearly wrong of me and I was far too expecting and too strict. If you are putting on them more than they can do, then perhaps you need to reflect on the requirements you've created. Are they really reasonable for the students you are teaching?

The students might simply not understand how to do what you are asking them (this is related to point 2). Some students (especially 'unprepared students') need more attention and more explanations in order to do the work required in higher education. You might need to spend more time on general study skills (inside and outside of class) and less time on course content. That is, teach them how to research, how to write a lengthy report, etc. as opposed to simply teaching them about Theory A, B, and C.

There is a fourth issue which I raised in the initial paragraph and that is the students might be working together to overpower your authority. If this is the case, you must balance between finding out why they feel the need to do that - see points 2 and 3 above - (and solving the underlying problem) and maintaining your own power of authority (which requires you to challenge them back but then you're back to dealing with point 1 above).


דִיוּן

The NPCL toolkit and experimental protocol introduced here is a highly reliable, rapid, and cost-effective method for building medium-scale multilocus data to produce high-resolution phylogenetic relationships. This phylogenomic approach has the potential to accelerate the completion of many parts of the vertebrate tree of life because no further marker development is required, which is often the bottlenecks in phylogenetic research. Once a specific phylogenetic question within vertebrates arises, researchers simply need to check the list for our toolkit and look for NPCL markers with expected evolutionary rates and experimental performance for their groups of interest. Then many orthologous loci can be quickly obtained by traditional PCR and Sanger sequencing, usually without time-consuming gel cutting and cloning. Applying the NPCL toolkit may also have another benefit for assembling the vertebrate tree of life because people working on different groups can easily use the same set of loci, which will facilitate combined analyses.

Merits of the Toolkit

Because of the use of the nested PCR strategy outlined earlier, most NPCL in the toolkit work for all major jawed vertebrate groups with high experimental success rates (normally > 95%). Such results were achieved in unified PCR conditions without any extra effort involving cycling condition optimization. This feature of the toolkit enables it to surpass previously developed nuclear marker sets ( Murphy et al. 2001 Li et al. 2007 Thomson et al. 2008 Townsend et al. 2008 Wright et al. 2008 Portik et al. 2011 Shen et al. 2011 Zhou et al. 2011). Most previous nuclear marker sets were developed for specific animal groups, and their application to other distantly related groups is usually difficult. For example, Spinks et al. (2010) collected 120 nuclear markers from avian, squamate, and mammalian phylogenetic studies and evaluated their PCR performance in turtles. They found that only eight nuclear markers successfully produced single, expected bands across 13 tested turtle species. In another case, Fong and Fujita (2011) developed 75 nuclear markers for vertebrate phylogenetics, but approximately 60% of the target fragments were unable to obtain in three test species (two reptiles and one lissamphibian). Therefore, although the nested PCR method introduced here requires an additional PCR reaction, the extra work is still worthwhile.

In PCR-based phylogenetic projects, even when the PCR reactions are successful, the products often contain significant nonspecific amplicons. Such a condition requires additional effort involving gel purification and cloning, which involves much more time than the PCR reaction. Our NPCL toolkit is specifically designed to solve this problem, so that normally, over 90% of PCR reactions produce strong and single expected bands. Moreover, most of the primers used to date for nuclear marker sets are degenerate and thus are not suitable for direct sequencing PCR products. Benefiting from the use of our nested PCR strategy, we introduce anchoring sequences to the ends of PCR fragments while maintaining PCR efficiency. Such introduced anchoring sequences bring the added benefit that two specific sequencing primers (Seq_F and Seq_R) can be used in all Sanger sequencing reactions.

One additional feature of our NPCL toolkit is that the average length of the NPCLs within it is 1,050 bp, a length that can easily be amplified in one PCR reaction and sequenced in both directions to allow efficient use of resources. In contrast, the average marker lengths are 920 bp for 10 NPCLs in Li et al. (2007), 760 bp for 26 NPCLs in Townsend et al. (2008), 873 bp for 22 NPCLs in Shen et al. (2011), and 470 bp for 75 NPCLs in Fong and Fujita (2011), respectively. Longer markers will provide more sites than shorter ones for equivalent money and time. This feature makes our NPCL toolkit more cost-effective than previously developed nuclear marker sets.

Phylogenetic Utility

The vertebrate NPCL toolkit we developed here shows great promise in terms of phylogenetic utility. A remarkable feature of our NPCL toolkit is that it provided 102 NPCLs with a broad range of evolutionary rates. In the case of our demonstration, we used 30 NPCLs to resolve a family-level salamander phylogeny using both traditional concatenation analyses and a more promising species-tree analysis. However, this example does not mean that our toolkit performs well only on deep-timescale questions. Our ongoing study using this toolkit to resolve the intra-relationships within Plethodontidae, a rapidly radiating group of salamanders, suggests that the toolkit developed here also performs well in resolving species-level phylogenies. For many vertebrate groups in which applicable nuclear markers are limited, such as some teleosts, frogs and salamanders, our NPCL toolkit can provide a one-stop solution for phylogenetic studies from the family level to the species level. Even for those groups in which specific nuclear marker sets have been developed, our toolkit is still worth trying, as many more loci can be easily obtained that may resolve some difficult branches.

The Toolkit Is a Good Addition to Sequence Capture Approaches

Recently, sequence capture approaches have been applied to vertebrate phylogenomics ( Crawford et al. 2012 Faircloth et al. 2012 Lemmon et al. 2012 McCormack et al. 2012). These approaches begin with the selective capture of genomic regions. Briefly, fragmented gDNA is hybridized to DNA or RNA probes either on an array or in solution. Nontargeted DNA is then washed away, and the targeted DNA is sequenced through NGS. The most promising feature of the sequence capture approach is that it can simultaneously produce hundreds to thousands of loci for tens of individuals within a relatively short time. Therefore, the sequence capture approach is considered to be much more cost-effective than the PCR-based method. According to the calculation of Lemmon et al. (2012), for a 100 taxa × 500 loci project, the cost of the sequence capture method is just 1–3.5% of the PCR-based method.

However, the sequence capture approach is currently too challenging for most phylogenetic researchers. Typical NGS runs (454 or Illumina) used by the sequence capture method generate 1,000,000–2,000,000,000 sequences. Storing and processing these NGS data require significant computer memory, hardware upgrades, and bioinformatic programming skills, which are often not familiar to most phylogenetic researchers. Moreover, phylogenetic reconstruction assumes that orthologous genes are being analyzed across species. For the PCR-based method, the detection of paralogous genes is relatively straightforward. However, in the sequence capture method, the captured genomic regions comprise short conserved cores (probe regions) and long unconserved flanking sequences. Because paralogy cannot be detected until after the data are aligned, those unalignable sequences will make the detection of paralogy more difficult.

In fact, not every phylogenetic project will use more than 500 loci as the sequence capture method normally does. Based on both empirical and simulation data, 20–50 loci are generally sufficient to answer many phylogenetic questions ( Rokas et al. 2003 Spinks et al. 2009). This is also the number of loci that most phylogenetic studies will use. In such a situation, adopting the sequence capture method is not cost-effective because researchers need to use relatively expensive NGS sequencing and spend time learning new experimental techniques and carrying out sophisticated bioinformatic processing. Our NPCL toolkit is specially designed for such medium-scale phylogenetic projects using approximately 50 loci. Such a number of expected loci can be easily fulfilled with our 102 NPCLs. Because more than 90% of the PCR reactions generated by our toolkit can be directly sequenced, the average cost for one locus per sample is rather low. In our laboratory, generating one new sequence typically costs US$ 3 (without considering labor).

In addition, researchers sometimes have only tiny amounts of DNA, but they wish to perform a multilocus phylogenetic analysis. In such a situation, the sequence capture method is difficult to implement because it normally requires DNA at the microgram level ( Lemmon et al. 2012). Our NPCL toolkit can fill the gap here. Benefiting from the use of the nested PCR strategy, the sensitivity of PCR reactions in our method is extremely high. In many test experiments in our laboratory, the toolkit and protocol could produce target bands with only 5–10 ng of DNA.

Our NPCL toolkit is an alternative to the sequence capture method for the everyday work of phylogenetic researchers. Which method to choose depends on two major drivers: the amounts of DNA and the expected number of loci. When your DNA is limited, the better solution may be PCR otherwise, sequence capture also works. Taking into account the money and time the two methods require, we speculate that the economic transition point from PCR to sequence capture is at approximately 100 loci. That assessment is why our toolkit includes 102 NPCL markers. Our proposal is that when using ≤100 loci, one can try our NPCL toolkit when using >100 loci, sequence capture should be used.

Future Directions

In this study, we used multiple genome alignments deposited in the University of California–San Cruz (UCSC) genome browser to identify long and conserved exons across jawed vertebrates. Benefiting from the use of a nested PCR strategy, the experimental performance of the developed NPCLs indicated that they are highly stable in all major jawed vertebrate groups. Recently, a database for mining exon and intron markers, called EvolMarkers, has been built by Li et al. (2012). Careful investigation of this database may identify many conserved exons within nonvertebrates, whose interrelationships are currently more problematic than those of vertebrates. Because the nonvertebrates constitute many distantly related groups, it may be impossible to develop a single set of PCR primers for all nonvertebrates. However, following a similar marker development strategy, multiple NPCL toolkits could be constructed for various groups of nonvertebrates such as arthropods, echinoderms, and molluscs. In addition, because introns are flanked by conserved exons, the idea of the use of nested PCRs for marker development could also be applied to the development of EPIC (exon-primed intron crossing) markers, which are more suitable in shallow-scale phylogenetic or phylogeographic projects.

Despite the benefits of our proposed method, it must be recognized that when handling large-scale projects such as 200 taxa × 100 loci, the use of our toolkit and Sanger sequencing will still require significant cost, time, and labor. An alternative solution is to use NGS to replace Sanger sequencing. Recently, 454 NGS technology has been applied to sequence-targeted gene regions from a pool of PCR products from different specimens ( Binladen et al. 2007 Meyer et al. 2008). In such experiments, specific tagging sequences must be added to amplicons by either PCR ( Binladen et al. 2007) or blunt-end ligation ( Meyer et al. 2008). Therefore, if the tailing sequences of the second-round PCR primers in our NPCL toolkit are replaced by tagging sequences instead (for tag designing, see Faircloth and Glenn 2012), all PCR products can be pooled together and sequenced with the 454 NGS, which will greatly reduce the money and time cost compared with Sanger sequencing. However, parallel tagged sequencing via NGS does not circumvent the process of PCR for each individual at each locus, which may be the most onerous part of a large-scale phylogenomic project. Some promising new technologies may help to solve this problem, such as microdroplet PCR ( Tewhey et al. 2009), where millions of individual PCR reactions are performed in picoliter-scale droplets simultaneously, and the 96.96 Dynamic Array by Fluidigm, which allows 96 primer combinations to be used on 96 samples (9,216 total PCR reactions) on a single PCR plate. However, there has been little research to applying NGS and new high-throughput PCR technologies to phylogenomics, so their ease-of-use and cost-effectiveness still need to be explored.

סיכום

In conclusion, we have developed an improved method for rapidly amplifying and sequencing NPCLs that has proven to be useful and effective for molecular phylogenetic studies of vertebrates. The newly developed toolkit provides an attractive alternative to available methods for vertebrate phylogenomics.


All living birds are toothless, constituting by far the most diverse toothless vertebrate clade, and are striking examples of evolutionary success following tooth loss. In recent years, an unprecedented number of Mesozoic birds have been described, illustrating the evolution of dentition reductions. Simultaneously, major advances in experimental embryology have yielded new results concerning avian edentulism. Reviewing these lines of evidence, we propose hypotheses for its causes, with a prominent role for the horny beak during development. A horny beak and a muscular gizzard functionally ‘replaced’ dentition for food acquisition and processing, respectively. Together with edentulism itself, these features and others contributed to the later success of birds, as a result of their high performance or additional functionality working in concert in these complex organisms.

אנו משתמשים בעוגיות כדי לעזור ולשפר את השירות שלנו ולהתאים תוכן ומודעות. על ידי המשך אתה מסכים ל שימוש בעוגיות .