[PHYS ORG] 과학자들은 범블비 줄무늬를 색칠하는 유전적 경로를 발견합니다.

미국의 대부분의 사람들은 호박벌을 표준 노란색과 검은색 품종으로 생각할 수 있지만 약 400가지의 다양한 색상 패턴을 자랑하는 약 260종의 꿀벌이 있습니다. 많은 사람들이 호박벌을 독특한 색상과 연관 짓는 한 가지 이유는 진화가 여러 꿀벌 종에 영향을 주어 과학자들이 모방이라고 부르는 특정 지리적 지역에서 유사한 색상 패턴을 공유할 수 있기 때문입니다.

여러 종이 서로의 패턴을 모방할 때 특정 지역에서 포식자가 될 것이라고 경고합니다. 이러한 색상을 볼 때 고통스러운 쏘는 것이 따를 수 있습니다. 세계의 다른 곳에서 꿀벌은 검은색, 주황색, 빨간색, 노란색 및 흰색 팔레트를 사용하여 공유된 경고 신호를 만듭니다.

이제 연구자들은 진화적 유전학이 독특한 특징을 형성하는 역할에 대해 더 많이 알아내고 있습니다. 색상 다른 꿀벌 종에게 지역적 플레어를 부여하는 패턴.

한 연구에서 연구원들은 꿀벌의 분절에 있는 구조의 정체를 조절하는 주요 발달 유전자인 Hox 유전자가 궁극적으로 꿀벌의 색소 침착에서 분절적 변화를 주도하는 복잡한 다운스트림 유전자 세트를 작동시키는 방법을 보고합니다.

“안에 이전 논문, 하인즈는 “우리가 설명할 수 없었던 것은 Abdominal-B라고 불리는 Hox 유전자의 변화가 어떻게 이 꿀벌을 색칠하는 색소의 변화로 이어지는지입니다. 이 특정 논문에서 우리는 그 격차를 채우고 이해하려고 노력했습니다. 이 첫 번째 유전자가 어떤 유전자를 표적으로 삼고 있는지, 그리고 궁극적으로 이러한 유사 색상 차이로 이어지는 일련의 사건은 무엇입니까?”

최근호에 연구 결과를 발표한 연구원들은 게놈 생물학과 진화, 주요 발달 유전자의 게놈 표적화는 단지 하나의 특정 효소가 아닌 여러 멜라닌 유전자가 변경되어 이러한 색상 특성을 강화한다는 것을 발견했습니다. 그들은 또한 이 연구가 페오멜라닌(pheomelanin)이라는 색소 생성에 관여하는 유전자에 대한 지식을 추가한다고 말했습니다. 이 색소는 척추동물의 붉은색에 관여하는 것으로 알려졌지만 최근에야 곤충에서 발생하는 것으로 밝혀졌다.

하인즈에 따르면 이 꿀벌의 진화적 유전학을 이해하는 데 많은 연구가 남아 있습니다. “이러한 유전자를 이해함으로써 우리는 이제 매우 다양한 꿀벌 종 그리고 그들이 어떻게 다양화되었는지에 대해 Hines는 말했습니다. 이 벌들의 다양성을 감안할 때 발견으로 할 수 있는 일은 훨씬 더 많습니다. 이것은 정말 첫 번째 단계일 뿐입니다.”

연구자들은 진화 유전학을 연구할 때 특정 유기체(또는 모델 유기체)를 사용하는 경향이 있습니다. 그 이유는 편리하고 연구하기 쉽기 때문입니다. 이것은 잘 연구된 유기체 또는 모델이 아닌 외부의 착색 유전자를 살펴본 몇 안 되는 연구 중 하나입니다. 비모델 시스템을 연구함으로써 연구자들은 이 색 복사와 같은 자연의 가장 예외적인 형태 다양화의 진화를 이해할 수 있습니다.

“이것은 성장하는 분야이며 더 비교 가능한 분야로 확장되고 있는 비모델, 진화적 유전 연구에 실제로 추가됩니다.”라고 Hines는 말했습니다. “우리가 앞으로 나아가면서 연구자들은 유전자와 유전자 경로가 더 광범위한 종에 걸쳐 어떻게 진화했는지 살펴볼 것입니다.”

계산 비용이 많이 드는 연구: 구출을 위한 ROAR

“고성능 계산 능력을 사용함으로써 이러한 유형의 연구를 보다 관리하기 쉽고 재현 가능하게 만들었습니다.” 전 박사 과정 학생이자 ICDS 학생 제휴사인 Sarthok Rahman은 펜실베니아 주립대이자 앨라배마 대학의 생물학 박사 후 연구원이자 연구의 첫 번째 저자라고 말했습니다.

연구자들은 벌에 대한 유전자 발현 연구를 위한 계산 능력을 제공하기 위해 Institute for Computational and Data Sciences의 Roar 슈퍼컴퓨터에 의존했습니다.

“우리는 Genomics Core Facility에서 시퀀싱을 수행한 다음 차등 유전자 발현 분석을 위해 주로 운영 서버를 사용했습니다. 모델이 아닌 유기체이기 때문에 Drosophila 및 마우스의 다른 게놈 소스도 사용해야 합니다. 예를 들어, 검색하다 유전자 Rahman이 말했습니다. “이러한 분석은 계산 비용이 많이 들고 일상적인 랩톱이나 데스크톱에서 수행하는 경우 많은 시간이 소요됩니다. 이것이 우리가 이 논문과 논문에 ICDS 슈퍼컴퓨팅 시설을 사용한 이유입니다. 그 전에.”