บทความเบื้องหลังนี้จัดทำขึ้นเพื่อ Livescience โดยร่วมมือกับมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
John McCutcheon จดจำเพลงของ Cicada ซึ่งเป็นเพลงที่ดังที่สุดในโลกแมลงซึ่งเป็นเส้นทางเสียงในช่วงฤดูร้อนนับไม่ถ้วนที่ใช้เวลาเล่นนอกบ้านในวัยเด็กของเขาใน Rockford, Ill, ดังนั้นเมื่อ McCutcheon นักชีววิทยาโมเลกุลที่มหาวิทยาลัยแอริโซนา ในความร่วมมือกับที่ปรึกษาการวิจัยหลังปริญญาเอกของเขาแนนซี่โมแรนซึ่งได้รับการสนับสนุนจาก NSF ในการศึกษาแมลง-McCutcheon เริ่มสังเกตความสัมพันธ์ระหว่างจั๊กจั่นและแบคทีเรีย symbiotic ที่อาศัยอยู่ภายในพวกเขา “ โครงการนี้แสดงตัวอย่างว่าวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจอาจเกิดขึ้นนอกประตูหน้าของคุณได้อย่างไร” McCutcheon กล่าว เขาและโมแรนตีพิมพ์ผลการวิจัยในฉบับวันที่ 17 กรกฎาคม 2552 ฉบับที่พันธุศาสตร์ PLOS- McCutcheon ชื่นชม Cicadas สำหรับความสำเร็จของพวกเขา “ เผ่าพันธุ์จั๊กจั่นบางชนิดเกิดขึ้นในจำนวนที่ล้นหลาม” เขากล่าว “ และพวกเขาคาดว่าจะมีสัตว์กินพืชที่อุดมสมบูรณ์มากที่สุดทั้งในแง่ของน้ำหนักทั้งหมดและจำนวนบุคคลทั้งหมดในป่าอเมริกาเหนือบางแห่ง” แต่ยิ่งน่าประหลาดใจยิ่งกว่านั้น Cicadas ประสบความสำเร็จเช่นนี้แม้จะพึ่งพาอาหารที่ไม่ดี เผ่าพันธุ์ส่วนใหญ่ใช้เวลาส่วนใหญ่ในชีวิตของพวกเขา (จากสองถึง 17 ปี) ใต้ดินก่อนที่จะเกิดขึ้นในช่วงเวลาปกติ ในขณะที่ใต้ดินจั๊กจั่นกินอาหารเพียงอย่างเดียวบนรากของพืชซึ่งเป็นส่วนที่ไม่ได้รับสารอาหารและไม่สมดุลที่สุดของพืช ดังนั้นจั๊กจั่นรวบรวมสารอาหารที่พวกเขาต้องการเพื่อความอยู่รอดได้อย่างไรแม้จะมีอาหารที่มีสารอาหารต่ำ? McCutcheon กล่าวว่าจั๊กจั่นเสริมอาหารของพวกเขาโดยการรักษาความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนกับแบคทีเรียพิเศษสองสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่ในเซลล์ของพวกเขา แบคทีเรียผลิตสารอาหารที่จำเป็นสำหรับจั๊กจั่นที่สัตว์ไม่ได้รับจากอาหาร SAP หรือผลิตเอง การศึกษาของ McCutcheon สร้างขึ้นจากงานก่อนหน้าของโมแรนโดยการอธิบายลักษณะจีโนมที่สมบูรณ์ของแบคทีเรียชนิดหนึ่งที่อาศัยอยู่ภายในจั๊กจั่น ผลการศึกษาของเขาเปิดเผยว่าแบคทีเรียเหล่านี้มีคุณสมบัติที่รุนแรงและเป็นเอกลักษณ์ สำหรับสิ่งหนึ่งสิ่งมีชีวิตนี้มีจีโนมแบคทีเรียที่เล็กที่สุดรู้จักวิทยาศาสตร์- กล่าวอีกนัยหนึ่งมันมีสารพันธุกรรมน้อยกว่าสิ่งมีชีวิตเซลล์อื่น ๆ ที่มีการระบุจนถึงขณะนี้ ยิ่งไปกว่านั้นจีโนมของแบคทีเรียจั๊กจั่นมีปริมาณเฉลี่ยสูงของ guanine และ cytosine - สองในสี่ฐานเคมีของ DNA การค้นพบนี้น่าประหลาดใจเพราะก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์คิดว่าจีโนมของแบคทีเรียที่เล็กกว่านั้นคือ guanine และ cytosine ที่น้อยกว่ามักจะอยู่ใน DNA ของมัน “ เรายังไม่เข้าใจความสำคัญของข้อยกเว้นนี้” McCutcheon กล่าว “ แต่มันขัดกับทุกสิ่งที่เราคิดว่าเราเข้าใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างขนาดจีโนมของแบคทีเรียกับเนื้อหา guanine และ cytosine” นอกจากนี้รหัสทางพันธุกรรมที่แบคทีเรียใช้ในการผลิตโปรตีนนั้นผิดปกติ รหัสทางพันธุกรรมอื่น ๆ ที่มีคุณสมบัติผิดปกติที่คล้ายกันพบได้ในแบคทีเรียและไมโตคอนเดรียบางชนิดซึ่งทั้งหมดมีจีโนมขนาดเล็กและความเข้มข้นต่ำของ guanine และ cytosine ดังนั้นการค้นพบของ McCutcheon แสดงให้เห็นว่าการลดลงของเนื้อหา guanine และ cytosine ไม่จำเป็นต้องเป็นข้อกำหนดสำหรับการเข้ารหัสที่ผิดปกติหรือสาเหตุของมัน นักวิจัยเชื่อว่าการค้นพบใหม่ของพวกเขาแนะนำรูปแบบชีวิตร่วมกันเช่นจั๊กจั่นสามารถขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ทางชีวภาพที่ซับซ้อนกับจุลินทรีย์ที่มีความเชี่ยวชาญและเป็นพิเศษ “ symbionts ดังกล่าวเป็นแง่มุมหนึ่งของโลกจุลินทรีย์ที่ไม่ได้รับแสง” McCutcheon กล่าว“ โลกที่มีรูปแบบชีวิตที่ผิดปกติซึ่งตอนนี้กำลังถูกค้นพบเท่านั้น”
- 10 อันดับแรกของการเดินทางสัตว์ที่น่าทึ่งที่สุด
- จีโนมที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิตค้นพบ
- ทั้งหมดเกี่ยวกับแบคทีเรีย
หมายเหตุบรรณาธิการ:งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) หน่วยงานรัฐบาลกลางถูกเรียกเก็บเงินจากการระดมทุนการวิจัยขั้นพื้นฐานและการศึกษาในทุกสาขาของวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม ดูเบื้องหลังการเก็บถาวร
