Međunarodni tim sa sedištem na Univerzitetu u Kembridžu i Vellcome Sanger institutu u Velikoj Britaniji, Univerzitetu u Oslu u Norveškoj, kao i institutima u Holandiji, Švajcarskoj i SAD, sekvencirao je genome 24 antarktičke vrste riba. Njihov rad, objavljen u Nature Communications, omogućava proučavanje načina na koji ove ribe preživljavaju u južnom okeanu ispod nule i baca svetlo na evolucionu istoriju ovih kultnih životinja.
Nototenioidi su jedinstvena grupa ribljih vrsta. Žive u hladnim vodama ispod antarktičkog leda, uglavnom izolovani od ostatka morskog sveta kružnom strujom oko kontinenta. Nototenioidi su razvili proteine protiv smrzavanja koji im omogućavaju da prežive temperaturu vode, koja može da dostigne -2°C – okruženje koje je neprijateljsko za većinu vrsta. Jedna podgrupa nototenioida – zvanih „ledena riba“ izgubila je svoje proteine hemoglobina koji vezuju kiseonik i to ih čini jedinim kičmenjacima za koje se zna da nemaju crvena krvna zrnca.
Istraživači su sekvencirali genome 24 vrste nototenioidnih riba. Ovi novi podaci o genomu su generisani korišćenjem najnovijih dugo čitanih tehnologija, što je omogućilo timu da odredi sekvencu složenih, repetitivnih regiona DNK u genomu koje ranije nije bilo moguće dešifrovati. Koristeći ove nove podatke, oni istražuju evolucionu istoriju nototenioida i mehanizme koji podržavaju adaptaciju na ekstremnu hladnoću. Oni pokazuju da su se nototenioidi otporni na hladnoću odvojili od drugih vrsta pre oko 10,7 miliona godina, što je novije nego što se ranije mislilo, a mnoge nove vrste su počele da se brzo razvijaju pre otprilike 5 miliona godina.
Nekoliko genomskih karakteristika pomoglo je opstanku i uspostavljanju ove grupe. Istraživači su otkrili da se veličina genoma udvostručila kod vrsta koje su specijalizovane za ekstremne hladnoće, kao što je porodica Channichthiidae ili „ledene ribe“. Ovo proširenje veličine genoma bilo je zbog velikog povećanja broja genomskih elemenata poznatih kao transpozoni koji imaju sposobnost da se kopiraju na nove pozicije unutar genoma i potencijalno mogu uvesti nove funkcije.
U isto vreme, funkcije koje se obično smatraju neophodnim za opstanak, kao što je proizvodnja hemoglobina, izgubljene su u „ledenoj ribi“.
„Opstanak u ovako surovom okruženju zahteva dodatne kompenzacije organizma, a ove ribe su razvile posebne proteine koji deluju kao antifriz da ih spreče da se smrzavaju“, kaže dr Ilijana Bista.
„Ove ribe su jedini kičmenjaci za koje se zna da su potpuno izgubili hemoglobin, a njihova krv izgleda belo. Ovo je izvanredno jer su hemoglobini potrebni za transport kiseonika kroz telo; njihov gubitak u ledenoj ribi je moguć samo zato što se kiseonik bolje rastvara u vodi pri veoma niske temperature, i zbog dodatnih genomskih i fizioloških adaptacija.“
„Nototenioidne ribe žive na ivici održivosti. Sekvenciranje široke kolekcije njihovih genoma daje uvid u to kako su evoluirali da tamo prežive i podržava naše razumevanje kritičnog ekosistema. Ova studija je odličan primer kako napredak u genomici revolucioniše našu sposobnost da razumemo biodiverzitet širom sveta“, kaže profesor Richard Durbin.
