Čudnovati kljunari
Imaju 10 polnih hromozoma, poležu jaja i svetle pod UV zračenjem!
Početkom ove godine objavljena je prva kompletna mapa genoma kljunara. Ona daje odgovore na brojna pitanja o poreklu neobičnih svojstava ovih životinja.
Australijski kljunar često se smatra za najčudnijeg sisara na svetu, jer je nalik na dabra, ali deli osobine i ptica i gmizavaca. On, za razliku od ostalih sisara koji rađaju žive mlade, polaže jaja. Takođe poseduje kljun, plovne kožice na nogama, ženke kljunara doje svoje mladunce mlekom, a mužjaci na zadnjim nogama imaju otvore kroz koje se izliva otrov!
Kljunar sa jajima
Izučavanje karakteristika kljunara je značajno jer naučnicima daje uvid u evoluciju sisara, uključujući i nas, ljude. Studija mapiranog genoma kljunara i mravinjih ježeva, njhovih srodnika, objavljena je u časopisu Nature. Zahvaljujući međunarodnom timu istraživača, na čelu sa naučnicima Univerziteta u Kopenhagenu, razumevanje biologije i evolucije kljunara je u velikoj meri uznapredovalo.
Upoznajte se sa kljunarima!
Evropljani su prvi put došli u kontakt sa ovim neobičnim, semiakvatičnim životinjama krajem 1700-ih godina. One su tada zbunjivale naučnike, što ne prestaju da čine i danas. Istraživači još uvek pokušavaju da shvate kako je kljunar, endemična vrsta istočne Australije i Tasmanije, tako jedinstven.
Distribucija kljunara
Šta kljunare zapravo čini sisarima? Poseduju mlečne žlezde, dlake koje im prekrivaju telo i 3 slušne koščice u srednjem uhu.
Kljunar (lat. Ornithorhynchus anatinus) je jedini predstavnik porodice kljunara (Ornithorhynchaidae), a zajedno sa još 4 vrste mravinjih ježeva čine jedine recentne vrste potklase sisara Prototheria. Ova potklasa obuhvata samo jedan red – Monotremata, sisare sa kloakom. Na grčkom, Monotremata znači „jedan otvor”. Naime, ove životinje poseduju samo jedan otvor koji im služi za uriniranje, reprodukciju i defekaciju, a upravo su po tome dobili ime. Ovo svojstvo ih odvaja od ostalih sisara, ali i evolutivno povezuje sa gmizavcima, koji imaju istu anatomsku osobinu.
Za njih je karakteristično da su oviparni, dakle polažu jaja, a hranljive materije dobijaju iz žumanceta. Kao i kod svih sisara, njihovi mladi se po rođenju hrane i mlekom. Njihov kljun poseduje elektroreceptore koji registruju električne impulse, nastale zbog kontrakcije mišića plena koji se kreće. Odlični su plivači, a hrane se insketima, školjkama, puževima itd. Studija iz 2020. godine pokazala je da je krzno kljunara, kada se stavi pod UV-zračenje, fluorescentno!
Fluroscenti odsjaj pod UV svetlom
Rezultati mapiranja genoma kljunara
„Kompletno mapiranje genoma kljunara pružilo nam je odgovore na to kako se nekoliko bizarnih karakteristika ovih životinja pojavilo. Istovremeno, dešifrovanje genoma je značajno za poboljšanje našeg razumevanja o evoluciji drugih vrsta sisara, uključujući i nas, ljude. Ključno je za otkrivanje zašto smo mi, kao i sve druge vrste sisara potklase Eutheria, evoluirali tako da rađamo žive mlade umesto da zadržimo svojstvo polaganja jaja.” – objašnjava profesor Guojie Zang, sa odeljenja za evolutivnu biologiju na Univerzitetu u Kopenhagenu.
Geni dve porodice Monotremata relativno su primitivni i nepromenjeni, a naučnicima su pokazali da ove životinje dele svojstva više klasa kičmenjaka, u koje spadaju sisari, ptice i gmizavci!
Jedno od jedinstvenih svojstava kljunara, jeste što za razliku od ostalih vrsta sisara, oni nemaju zube. Iako su ih najbliži preci ovih životinja imali, savremeni kljunar poseduje samo kljun kojim mrvi hranu. Studija otkriva da su ovi sisari izgubili zube pre otprilike 120 miliona godina, kada su im nestala 4, od ukupno 8, gena odgovornih za njihov razvoj.
Dalje uporedne analize genoma otkrivaju značajne razlike između Monotremata i Theria (svih ostalih grupa sisara). One su prisutne u genima za haptoglobin, za laktaciju i genima za hemoreceptore (receptore mirisa i ukusa), koji leže u osnovi ekološke adaptacije kljunara.
Otrovni otvori na zadnjim nogama mužjaka mogu se objasniti genima defensinima, koji su povezani sa imunim sistemom kod drugih sisara. U studiji je uočeno da u otrovu nastaju jedinstveni proteini, a da je on dovoljno toksičan da ubije psa! U genomu mravinjih ježeva primećeno je da se ovaj ključni gen za stvaranje otrova izgubio tokom evolucije.
Otrovna kandža
Jedina životinja sa 10 polnih hromozoma
Prethodnih godina jednoj ženci kljunara dešifrovan je deo genoma, međutim bez sekvenci Y polnih hromozoma je nestajao veliki broj informacija. Ove godine su naučnici, koristeći mužjaka za istraživanje, uspeli da formiraju fizičku mapu sa vrlo preciznim genomom kljunara.
Još uvek je nejasno kada su se kljunari, i uopšteno sve Monotremate odvojili od ostalih grupa sisara. Neki smatraju da su se prvo izdvojili kljunari i mravinji ježevi, a drugi misle da su se sve tri grupe istovremeno razišle. Rezultati mapiranja genoma nam sugerišu da je poslednji zajednički predak svih Monotremata živeo pre čak 57 miliona godina. Takođe se pretpostavlja da su se Monotremate od ostalih grupa sisara (torbari i Eutheria) razišli pre oko 187 miliona godina.
https://d3i71xaburhd42.cloudfront.net/726640b56a5c55eaa276b59873ae6dcf8b4b2818/2-Figure1-1.png
Još jedna neobičnost kljunara bila je istražena u studiji, a to je kako se određuje njihov pol tokom oplođenja. Svaki sisar na svetu, uključujući i čoveka, ima dva polna hromozoma koji determinišu pol jedinke, po sistemu X i Y hromozoma gde je XX ženski, a XY muški pol. Međutim, jedina poznata životinja sa 10 polnih hromozoma je upravo kljunar, dok ih njihovi srodnici, mravinji ježevi, imaju 9. Zahvaljujući kompletnom genomu, naučnici sada mogu da pretpostave da je ovih 10 polnih hromozoma, kod predaka kljunara, bilo organizovano u obliku prstena koji je kasnije razbijen na mnogo malih delova X i Y hromozoma. Dakle, oni imaju 5X i 5Y polnih hromozoma. Upoređujući ove informacije sa genomima čoveka, oposuma, tasmanijskog đavola, kokoške i guštera, naučnici su otkrili da polni hromozomi kljunara imaju više zajedničkog sa pticama poput kokoški nego sa sisarima kao što su ljudi. Ovo nam pokazuje evolutivnu vezu ptica i sisara!
Kao što je već spomenuto, kljunari ne samo što polažu jaja poput ptica i gmizavaca, već imaju i mlečne žlezde pomoću kojih hrane svoje mladunce, kao i svi drugi sisari. Doje ih mlekom, međutim ne kroz bradavice, već se mleko luči na površinu tela, stvarajući na krznu „mlečno polje”. Tokom evolucije čoveka i svih sisara osim Monotremata, izgubljeni su vitellogenin geni – koji su ključni za produkciju žumanceta jajeta, dakle svih bitnih proteina u jajetu. Sa druge strane, ptice i gmizavci poseduju sva tri gena. Studija nam pokazuje da kljunari i dalje imaju jedan od tri vitellogenin gena sačuvan i funkcionalan, iako su ostala dva izgubili pre otprilike 130 miliona godina. Zahvaljujući jednom preostalom genu, kljunari i danas polažu jaja!
Mladunci kljunara
Pošto su sposobni za dojenje mladih mlekom, logično je zaključiti da Monotremate poseduju većinu gena za proizvodnju mleka, kao i ostali sisari. Geni kaseini su odgovorni za našu sposobnost proizvodnje proteina kaseina, glavnu komponentu mleka sisara. Studija sugeriše da i kljunari poseduju ove gene, i stoga je sastav njihovog mleka veoma sličan sastavu mleka krava, ljudi i ostalih sisara. Ove životinje zato ne zavise od proteina iz žumanceta, kao ptice i gmizavci, jer nakon što se mladi izlegnu iz jajeta, doje se mlekom koje poseduje dodatne proteine.
„Ovo nam govori da je proizvodnja mleka kod svih vrsta sisara razvijena kroz isti skup gena, koji potiče od zajedničkog pretka koji je živeo pre više od 170 miliona godina, zajedno sa dinosaurusima u periodu Jure” – zaključuje Zang.
Literatura
- https://www.sciencealert.com/the-australian-platypus-is-the-latest-mammal-discovered-with-fluorescent-fur
- https://www.sciencealert.com/platypus-genes-reveal-some-of-the-bizarre-traits-that-come-with-5x-and-5y-chromosomes
- https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210106133034.htm#:~:text=For%20the%20first%20time%2C%20an,in%20the%20scientific%20journal%2C%20Nature.&text=%22Indeed%2C%20the%20platypus%20belongs%20to,of%20mammals%2C%20birds%20and%20reptiles.
- https://www.nature.com/articles/s41586-020-03039-0
- https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/mammalia-2020-0027/html
- https://medium.com/how-we-do-sex/more-is-better-the-multiple-sex-chromosomes-of-platypus-and-echidnas-cb19c475091a
