In a new study published in the jou

In a new study published in the journal PLOS Genetics, scientists at the Hebrew University of Jerusalem have revealed new discoveries about how animal venom evolves.

Venom is a complex mixture of proteins and other toxic chemicals produced by animals such as snakes and spiders, either to incapacitate their prey or to defend against predators. The influence of positive selection (the process by which a protein changes rapidly over evolutionary time scales) in expanding and diversifying animal venoms is widely recognized.

This process was hypothesized to result from an evolutionary chemical arms race, in which the invention of potent venom in the predatory animals and the evolution of venom resistance in their prey animals, exert reciprocal selection pressures.

In contrast to positive selection, the role of purifying selection (also known as negative selection, which is the selective removal of deleterious genetic changes from a population) has rarely been considered in venom evolution.

Moreover, venom research has mostly neglected ancient animal groups in favor of focusing on venomous snakes and cone snails, which are both “young” animal groups that originated only recently in evolutionary timescales, approximately 50 million years ago. Consequently, it was concluded that venom evolution is mostly driven by positive selection.

In the new study, Dr. Yehu Moran at the Hebrew University’s Department of Ecology, Evolution and Behavior and the guest scientist Dr. Kartik Sunagar examined numerous venom genes in different animals in order to unravel the unique evolutionary strategies of toxin gene families.

The researchers analyzed and compared the evolutionary patterns of over 3500 toxin sequences from 85 gene families. These toxins spanned the breadth of the animal kingdom, including ancient venomous groups such as centipedes, scorpions, spiders, coleoids (octopus, cuttlefish and squids) and cnidarians (jellyfish, sea anemones and hydras).

Unexpectedly, despite their long evolutionary histories, ancient animal groups were found to have only accumulated low variation in their toxins.

The analysis also revealed a striking contrast between the evolution of venom in ancient animal groups as compared to evolutionarily “young” animals. It also highlighted the significant role played by purifying selection in shaping the composition of venoms.

According to Dr. Yehu Moran, “Our research shows that while the venoms of ancient lineages evolve more slowly through purifying selection, the venoms in more recent lineages diversify rapidly under the influence of positive selection.”

The findings enable the postulation of a new theory of venom evolution. According to this theory, toxin-producing genes in young venomous groups that enter a novel ecological niche, experience a strong influence of positive selection that diversifies their toxins, thus increasing their chances to efficiently paralyze relevant prey and predatory species in the new environment.

However, in the case of the ancient venomous groups, where the venom is already “optimized” and highly suitable for the ecological niche, the venom’s rate of accumulating variations slows down under the influence of purifying selection, which preserves the potent toxins generated previously.

The proposed “two-speed” mode of venom evolution highlights the fascinating evolutionary dynamics of this complex biochemical cocktail, by showing for the first time the significant roles played by different forces of natural selection in shaping animal venoms.

According to Drs. Moran and Sunagar, “The ‘two-speed’ mode of evolution of animal venoms involves an initial period of expansion, resulting in the rapid diversification of the venom arsenal, followed by longer periods of purifying selection that preserve the now potent toxin pharmacopeia. However, species that have entered the stage of purification and fixation may re-enter the period of expansion if they experience a major shift in ecology and/or environment.”

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ในการศึกษาใหม่ที่ประกาศในราย PLOS พันธุศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเยรูซาเลมภาษาฮิบรูได้เปิดเผยการค้นพบใหม่เกี่ยวกับวิธีสัตว์พิษอยู่เสมอพิษเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของโปรตีนและสารพิษอื่น ๆ ที่ผลิตจากสัตว์เช่นงูและแมงมุม เหยื่อผู้ไร้ความสามารถ หรือ เพื่อปกป้องกับล่า อิทธิพลของเลือกบวกการที่โปรตีนเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วช่วงเวลาวิวัฒนาการ) ในการขยาย และกระจายสัตว์ดีเป็นที่ยอมรับกระบวนการนี้ได้ตั้งสมมติฐานว่าผลจากการวิวัฒนาการทางเคมีแขนแข่งขัน ที่ประดิษฐ์ของพิษในสัตว์มหาศาลมีศักยภาพและวิวัฒนาการของความต้านทานพิษของเหยื่อสัตว์ แรงดันเลือกซึ่งกันและกันตรงข้ามเลือกบวก บทบาทของบริสุทธิ์ตัวเลือก (หรือที่เรียกว่าลบเลือก ซึ่งเป็นการเอาการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่สุดจากประชากรใช้) ได้ไม่ค่อยถูกพิจารณาในวิวัฒนาการพิษนอกจากนี้ วิจัยพิษมีส่วนใหญ่ที่ถูกละเลยโบราณสัตว์กลุ่มสามารถเน้นมากงูและหอย กรวยซึ่งเป็นกลุ่มสัตว์ทั้ง "หนุ่ม" ที่มาเท่านั้น ล่าสุดในวิวัฒนาการ timescales ประมาณ 50 ล้านปีที่ผ่านมา ดังนั้น มันถูกสรุปว่า วิวัฒนาการพิษส่วนใหญ่ได้ถูกควบคุม โดยตัวเลือกบวกในการศึกษาใหม่ ดร. Yehu โมแรนที่ภาควิชานิเวศวิทยาของมหาวิทยาลัยภาษาฮิบรู วิวัฒนาการ และพฤติกรรม และดร. Kartik Sunagar นักวิทยาศาสตร์ห้องตรวจสอบยีนพิษมากมายในสัตว์ต่าง ๆ เพื่อคลี่คลายกลยุทธ์วิวัฒนาการเฉพาะตระกูลยีนสารพิษนักวิจัยวิเคราะห์ และเปรียบเทียบรูปแบบวิวัฒนาการของลำดับพิษกว่า 3500 จากครอบครัวยีน 85 สารพิษเหล่านี้ขยายกว้างของสัตว์ รวมกลุ่มโบราณมากเช่นตะขาบ แมงป่อง แมงมุม coleoids (ปลาหมึก ปลาหมึก และปลาหมึก) และ cnidarians (แมงกะพรุน ซีแอนนีโมนี และ hydras)โดยไม่คาดคิด แม้ มีประวัติของวิวัฒนาการที่ยาวนาน กลุ่มสัตว์โบราณพบจะมีเพียงสะสมความผันแปรต่ำในสารพิษของพวกเขาการวิเคราะห์ยังเปิดเผยความคมชัดที่โดดเด่นระหว่างวิวัฒนาการของพิษในกลุ่มสัตว์โบราณเมื่อเทียบกับ evolutionarily "" สัตว์ นอกจากนี้ก็ยังเน้นสำคัญบทบาทที่บริสุทธิ์ตัวเลือกในการสร้างรูปร่างส่วนประกอบของดีตามดร. Yehu โมแรน "งานวิจัยของเราแสดงว่า ในขณะที่ดีของเชื้อชาติโบราณพัฒนาช้าผ่านเลือกบริสุทธิ์ ดีในเชื้อชาติล่าสุดมากมายอย่างรวดเร็วภายใต้อิทธิพลของบวกเลือก"ผลการวิจัยเปิด postulation ของทฤษฎีใหม่ของวิวัฒนาการพิษ ตามทฤษฎีนี้ ยีนที่ผลิตสารพิษในกลุ่มมากหนุ่มที่ป้อนระบบนิเวศเฉพาะนวนิยาย ประสบการณ์อิทธิพลเลือกบวกที่ก็มีหลากหลายสารพิษของพวกเขา จึงเพิ่มโอกาสของการเป็นอัมพาตเกี่ยวเหยื่อและชนิดมหาศาลในสภาพแวดล้อมใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างไรก็ตาม ในกรณีของกลุ่มมากโบราณ พิษแล้ว "เพิ่มประสิทธิภาพ" และเหมาะสำหรับช่องระบบนิเวศ อัตราของพิษ accumulating รูปช้าภายใต้อิทธิพลเลือก สารพิษที่มีศักยภาพที่สร้างไว้ก่อนหน้านี้ที่ทำให้บริสุทธิ์โหมด "สองความเร็วสูง" นำเสนอวิวัฒนาการพิษสรุปภาพรวมชีวเคมีนี้ซับซ้อน แปลงวิวัฒนาการน่าสนใจ โดยแสดงเป็นครั้งแรกในบทบาทสำคัญเล่นรบคัดเลือกโดยธรรมชาติในการกำหนดทิศดีสัตว์ต่าง ๆตาม Sunagar และดร.โมแรน "โหมด"สองความเร็ว' ของวิวัฒนาการของสัตว์ดีเกี่ยวข้องกับรอบระยะเวลาเริ่มต้นของการขยายตัว การเกิดวิสาหกิจอย่างรวดเร็วของอาร์เซนอพิษ ตาม ด้วยนานเลือกที่บริสุทธิ์ที่รักษา pharmacopeia พิษตอนนี้มีศักยภาพ อย่างไรก็ตาม สปีชีส์ที่ป้อนขั้นตอนฟอกและเบีอาจใหม่ใส่ระยะขยายตัวถ้าพวกเขามีประสบการณ์กะสำคัญในระบบนิเวศหรือสิ่งแวดล้อม"

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร PLoS Genetics นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยฮิบรูเยรูซาเล็มได้เปิดเผยการค้นพบใหม่เกี่ยวกับวิธีพิษสัตว์วิวัฒนาการ. พิษเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของโปรตีนและสารพิษอื่น ๆ ที่ผลิตจากสัตว์เช่นงูและแมงมุมทั้ง ทำให้ไม่สามารถเหยื่อของพวกเขาหรือเพื่อป้องกันการล่า อิทธิพลของการเลือกบวก (กระบวนการที่เปลี่ยนแปลงโปรตีนอย่างรวดเร็วกว่าเครื่องชั่งน้ำหนักเวลาวิวัฒนาการ) ในการขยายและกระจายออกฤทธิ์สัตว์ได้รับการยอมรับกันอย่างแพร่หลาย. ขั้นตอนนี้ได้รับการตั้งสมมติฐานที่จะเกิดจากการที่แขนเคมีวิวัฒนาการการแข่งขันซึ่งในการประดิษฐ์พิษที่มีศักยภาพในการ สัตว์ที่กินสัตว์และวิวัฒนาการของความต้านทานพิษในสัตว์เหยื่อของพวกเขาออกแรงแรงกดดันเลือกซึ่งกันและกัน. ในทางตรงกันข้ามกับการเลือกบวกบทบาทของการเลือกบริสุทธิ์ (หรือเรียกว่าการเลือกเชิงลบซึ่งเป็นกำจัดเลือกของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่เป็นอันตรายจากประชากร) ได้รับการพิจารณาน้อยมากในวิวัฒนาการพิษ. นอกจากนี้การวิจัยพิษได้ละเลยส่วนใหญ่เป็นกลุ่มของสัตว์โบราณในความโปรดปรานของการมุ่งเน้นไปที่งูพิษและหอยทากซึ่งมีทั้ง "หนุ่ม" กลุ่มสัตว์ที่เกิดขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ในระยะเวลาวิวัฒนาการประมาณ 50 ล้านปีที่ผ่านมา . ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าวิวัฒนาการพิษเป็นแรงผลักดันโดยส่วนใหญ่เลือกที่เป็นบวก. ในการศึกษาใหม่ดรพระเจ้าอยู่หัวบรมโกศโมแรนที่ภาควิชาของมหาวิทยาลัยฮิบรูนิเวศวิทยาวิวัฒนาการและพฤติกรรมของผู้เข้าพักและนักวิทยาศาสตร์ดร. Kartik Sunagar ตรวจสอบยีนพิษจำนวนมากในสัตว์ที่แตกต่างกัน เพื่อคลี่คลายกลยุทธ์วิวัฒนาการที่ไม่ซ้ำกันของครอบครัวยีนพิษ. นักวิจัยวิเคราะห์และเปรียบเทียบรูปแบบวิวัฒนาการกว่า 3500 ลำดับสารพิษจาก 85 ครอบครัวยีน สารพิษเหล่านี้ถูกวัดความกว้างของอาณาจักรสัตว์รวมทั้งกลุ่มพิษโบราณเช่นตะขาบแมงป่องแมงมุม coleoids (ปลาหมึก, ปลาหมึกและปลาหมึก) และ cnidarians (แมงกะพรุนทะเลดอกไม้ทะเลและ hydras). โดยไม่คาดคิดแม้จะมีประวัติวิวัฒนาการของพวกเขานานโบราณ กลุ่มสัตว์ที่พบว่ามีการสะสมเพียงการเปลี่ยนแปลงในระดับต่ำในสารพิษของพวกเขา. การวิเคราะห์ยังเผยให้เห็นความแตกต่างที่โดดเด่นระหว่างวิวัฒนาการของพิษในกลุ่มสัตว์โบราณเมื่อเทียบกับวิวัฒนาการ "หนุ่ม" สัตว์ นอกจากนี้ยังเน้นบทบาทสำคัญเล่นโดยบริสุทธิ์เลือกในการสร้างองค์ประกอบของออกฤทธิ์. ตามที่ดรพระเจ้าอยู่หัวบรมโกศโมแรน "การวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าในขณะที่ออกฤทธิ์ของ lineages โบราณมีวิวัฒนาการช้ากว่าผ่านการคัดเลือกบริสุทธิ์ออกฤทธิ์ใน lineages ล่าสุดกระจายอย่างรวดเร็ว ภายใต้อิทธิพลของการเลือกในเชิงบวก. "ผลการวิจัยช่วยให้การยืนยันของทฤษฎีใหม่ของวิวัฒนาการพิษ ตามทฤษฎีนี้ยีนสารพิษที่ผลิตในกลุ่มพิษหนุ่มสาวที่เข้าสู่ช่องทางนิเวศวิทยาใหม่ได้สัมผัสกับอิทธิพลของการเลือกบวกที่กระจายสารพิษของพวกเขาซึ่งจะเป็นการเพิ่มโอกาสของพวกเขาได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้เป็นอัมพาตเหยื่อที่เกี่ยวข้องและชนิดที่กินสัตว์ในสภาพแวดล้อมใหม่. อย่างไรก็ตาม ในกรณีของกลุ่มที่มีพิษโบราณที่พิษที่มีอยู่แล้ว "ดีที่สุด" และสูงเหมาะสำหรับช่องทางนิเวศวิทยาอัตราพิษของรูปแบบการสะสมช้าลงภายใต้อิทธิพลของการเลือกบริสุทธิ์ซึ่งเก็บรักษาสารพิษที่มีศักยภาพสร้าง. ก่อนหน้านี้เสนอ "สองความเร็ว" โหมดของวิวัฒนาการพิษไฮไลท์การเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการที่น่าสนใจของเครื่องดื่มค็อกเทลทางชีวเคมีที่ซับซ้อนนี้ด้วยการแสดงเป็นครั้งแรกในบทบาทที่สำคัญเล่นโดยกองกำลังที่แตกต่างกันของการคัดเลือกโดยธรรมชาติในการสร้างออกฤทธิ์สัตว์. ตาม Drs โมแรนและ Sunagar ว่า "สองความเร็ว 'โหมดของการวิวัฒนาการของสัตว์ออกฤทธิ์เกี่ยวข้องกับระยะเวลาเริ่มต้นของการขยายตัวส่งผลให้การกระจายความเสี่ยงอย่างรวดเร็วของคลังแสงพิษตามระยะเวลานานของการเลือกบริสุทธิ์ที่รักษาตำรับยาพิษที่มีศักยภาพในขณะนี้ แต่สายพันธุ์ที่ได้เข้าสู่ขั้นตอนของการทำให้บริสุทธิ์และการตรึงอาจป้อนระยะเวลาของการขยายตัวถ้าพวกเขามีประสบการณ์การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในระบบนิเวศและ / หรือสภาพแวดล้อม. "

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร PLoS พันธุศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยฮิบรูแห่งเยรูซาเล็มได้เปิดเผยการค้นพบใหม่ว่าพิษของสัตว์วิวัฒนาการ .

พิษเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของโปรตีนและสารเคมีที่เป็นพิษอื่น ๆที่ผลิตจากสัตว์ เช่น งู แมงมุม เพื่อให้จัดการเหยื่อ หรือ เพื่อป้องกันมิจฉาชีพอิทธิพลของการบวก ( กระบวนการที่โปรตีนการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วผ่านเครื่องชั่งเวลาวิวัฒนาการ ) ในการขยายส่วนสัตว์ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่า

กระบวนการนี้คือสมมติฐานผลการแข่งขันเคมีแขนวิวัฒนาการซึ่งในการประดิษฐ์ที่มีพิษในสัตว์ที่กินสัตว์และวิวัฒนาการของสัตว์ล่าเหยื่อพิษต้านทานใน ของพวกเขาออกแรงดันเลือกซึ่งกันและกัน

ในทางตรงกันข้ามกับการบวก , บทบาทของบริสุทธิ์ที่เลือก ( ที่รู้จักกันเป็นลบที่เลือก ซึ่งเป็นการเลือกการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมจากประชากรคงได้ไม่ค่อยถูกพิจารณาในวิวัฒนาการของพิษ พิษได้

นอกจากนี้ งานวิจัยส่วนใหญ่ละเลยโบราณสัตว์กลุ่มในความโปรดปรานของการมุ่งเน้นไปที่งู พิษ และหอยทากกรวยซึ่งมีทั้ง " หนุ่ม " สัตว์กลุ่มที่เริ่มต้นเพียงเมื่อเร็ว ๆนี้ในการ timescales ประมาณ 50 ล้านปีมาแล้ว ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า วิวัฒนาการพิษส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยเลือกบวก

ในการศึกษาใหม่ , ดร. yehu มอแรน ที่ภาควิชานิเวศวิทยามหาวิทยาลัยฮิบรู , วิวัฒนาการและพฤติกรรม และนักวิทยาศาสตร์รับเชิญ ดร.กาติก sunagar ตรวจสอบยีนพิษมากมายในสัตว์ต่าง ๆ ในการแก้พิษวิวัฒนาการกลยุทธ์เฉพาะของยีนครอบครัว

นักวิจัยได้วิเคราะห์และเปรียบเทียบวิวัฒนาการรูปแบบกว่า 3500 ลําดับพิษจาก 85 ครอบครัวจีน สารพิษเหล่านี้ถูกวัดความกว้างของสัตว์โลก รวมทั้งกลุ่มโบราณ เช่น งู แมงป่อง ตะขาบ แมงมุม ,coleoids ( ปลาหมึก , ปลาหมึกและปลาหมึก ) และไนดาเรีย ( แมงกะพรุนดอกไม้ทะเล และไฮดรา )

ไม่น่าเชื่อแม้จะมีประวัติยาวนาน วิวัฒนาการ กลุ่มสัตว์โบราณพบว่ามีการสะสมของสารพิษต่ำ

การวิเคราะห์ยังพบความแตกต่างที่โดดเด่นระหว่างวิวัฒนาการของพิษในกลุ่มสัตว์โบราณที่เปรียบเทียบ เพื่อ evolutionarily " หนุ่ม " สัตว์นอกจากนี้ยังเน้นบทบาทที่เล่นโดยบริสุทธิ์ ในการเลือกส่วนประกอบของพิษ

ตามที่ ดร. yehu โมรัน , " การวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าในขณะที่ส่วนของเผ่าพันธุ์โบราณที่วิวัฒนาการขึ้นอย่างช้า ๆผ่านบริสุทธิ์คัดเลือก ส่วนในพันธุ์ล่าสุดกระจายอย่างรวดเร็วภายใต้อิทธิพลของการคัดเลือกบวก

"พบงานสัจพจน์ของทฤษฎีใหม่ของวิวัฒนาการของพิษ ตามทฤษฎีนี้ , สารพิษผลิตยีนในกลุ่มที่ระบุเป็นนวนิยายเด็กพิษทางนิเวศประสบการณ์อิทธิพลที่แข็งแกร่งของการบวกดสารพิษของพวกเขาจึงเพิ่มโอกาสของพวกเขาได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้เป็นอัมพาต เหยื่อที่เกี่ยวข้องและสายพันธุ์ดุร้ายในสภาพแวดล้อมใหม่ ๆ

แต่ในกรณีของสมัยโบราณมีพิษกลุ่มที่พิษได้ " ปรับ " และเหมาะสมมากสำหรับช่องทางนิเวศวิทยา , อัตราของพิษสะสมการเปลี่ยนแปลงช้าลง ภายใต้อิทธิพลของการชำระ ซึ่งสร้างสารพิษที่สร้างขึ้นก่อนหน้านี้

ต้า .เสนอ " สองความเร็ว " โหมดของการวิวัฒนาการวิวัฒนาการของพิษไฮไลท์น่าสนใจของค็อกเทลทางชีวเคมีที่ซับซ้อนนี้ โดยแสดงเป็นครั้งแรกที่สำคัญบทบาทที่เล่นโดยกองกําลังที่แตกต่างกันของการคัดเลือกตามธรรมชาติในการสร้างพิษสัตว์

ตามดร. มอแรน และ sunagar " ' ' โหมดสองความเร็วของส่วนเกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการของสัตว์ ในระยะเริ่มต้นของการขยายผลในการกระจายอย่างรวดเร็วของพิษ อาร์เซน่อล ตามด้วยระยะเวลานานของการเลือกการรักษามาตรฐานฟอกสารพิษในขณะนี้ที่มีศักยภาพ อย่างไรก็ตาม ชนิดที่ได้เข้าสู่ขั้นตอนของการฟอกและการตรึงอาจป้อนระยะเวลาของการถ้าพวกเขามีประสบการณ์กะสําคัญในระบบนิเวศและ / หรือสิ่งแวดล้อม