Onderzoek naar oude afstamming van microscopische schimmels zet aannames over de genetische relaties op zijn kop

Onderzoek naar oude afstamming van microscopische schimmels zet aannames over de genetische relaties op zijn kop

Rabern Simmons, Purdue’s nieuwe curator van schimmels, noemde de Clydaea vesicula-soort van microscopische chytride-schimmels naar zijn moeder, Clyda Rae Simms, een voormalig leraar in het Wise County-schoolsysteem in Virginia, in 2009. Een kleuroverlay op het originele zwart-wit afbeelding verbetert de kenmerken van het monster. Krediet: Rabern Simmons.

Mycologen hebben de neiging om hun evolutionaire veronderstellingen over alle schimmels te baseren op de hogere schimmels zoals paddenstoelen, broodvormen en gisten. Maar dat is een vergissing, volgens een belangrijke recente studie gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences.

„De eigenschappen die de hogere schimmels hebben, zijn niet indicatief voor de lagere schimmels, de vroege divergerende schimmels“, zegt Rabern Simmons, curator van schimmels aan de Purdue University Herbaria in Botany and Plant Pathology in het College of Agriculture.

De evolutionaire geschiedenis van de vaak over het hoofd geziene afstamming van chytrid (uitgesproken als kit-trid) schimmels heeft wetenschappers tientallen jaren gekweld. De studie is begonnen met het verduidelijken van de gecompliceerde details van deze afstamming, die afweek van de gemeenschappelijke voorouder die het ongeveer 750 miljoen tot 1 miljard jaar geleden met dieren deelt.

„Er zijn veel van onze aannames nodig over vroeg divergerende schimmels en de toenemende complexiteit van schimmels terwijl je de boom opwerkt en ze uit het raam gooit,“ zei Simmons. „We toonden aan dat de chytriden nog steeds veel kenmerken hebben die hen verbinden met die gemeenschappelijke voorouder.

In de afgelopen jaren zijn bepaalde chytrideschimmels een plaag van de biodiversiteit geworden. Een beruchte soort chytriden, beschreven door Simmons‘ afgestudeerde adviseur en medeauteur van het papier, Joyce Longcore aan de Universiteit van Maine, heeft geleid tot massale uitstervingen en uitstervingen van amfibieën.

De sleutel tot het onderzoek was hoe schimmels die verschillende reproductieve strategieën gebruiken, aan elkaar gerelateerd waren. Haploïde organismen reproduceren via mitose celdeling en hebben één set chromosomen.

Diploïde organismen hebben twee sets chromosomen, één van elke ouder, en reproduceren zich meestal via meiose. Dit produceert twee haploïde gameten, zoals sperma en ei bij mensen, die samensmelten om een ​​nieuw diploïde organisme te vormen.

Onderzoek naar oude afstamming van microscopische schimmels zet aannames over de genetische relaties op zijn kop

Fimicolochytrium jonesii. Een kleuroverlay op de originele zwart-witafbeelding verbetert de kenmerken van het monster. Krediet: Rabern Simmons.

„We begonnen te kijken naar de haploïde versus diploïde relaties in deze schimmels, in tegenstelling tot hogere schimmels zoals paddenstoelen, broodvormen en gisten, dingen die mensen vaker associëren als ze aan schimmels denken,“ zei Simmons.

„We ontdekten dat veel van de primaire veronderstellingen dat haploïde aanleiding geeft tot diploïde levensstijl – toenemende complexiteit door het schimmelrijk – niet waar waren. Deze dingen werden gereproduceerd door mitose, maar ze waren niet altijd haploïde; sommige waren diploïde. „

Mycologen theoretiseerden dat de hogere schimmels begonnen als haploïden die uiteindelijk aanleiding gaven tot diploïden.

„Ze dachten dat de chytriden waarschijnlijk vrijwel hetzelfde waren. Het blijkt op basis van deze genomische analyse dat dat niet het geval is,“ zei Simmons.

De onderzoekers concludeerden dat de evolutie van schimmels geleidelijker en met meer diversiteit verliep dan eerder werd vermoed. Hun werk leidde ertoe dat ze instemden met enkele nieuwe classificaties van chytride-schimmels. Biologen classificeren mensen bijvoorbeeld als behorend tot het phylum Chordata (dieren met een ruggengraat), de orde van primaten (waaronder apen en apen) en het geslacht Homo.

Nog in het begin van de jaren 2000 herkenden mycologen vijf orden van chytride-schimmels. De PNAS papier bevestigde een dramatische herschikking.

„Van die vijf orden waarvan we begrepen dat het chytride was, zijn er nu drie hun eigen stam. En sommige geslachten binnen de overige twee zijn eruit gehaald en zijn nu hun eigen stam. We begrijpen veel meer over wat er aan de hand is,“ zei Simmons .

Het papier is sterk afhankelijk van de schimmelcultuurcollectie van de Universiteit van Michigan die Simmons heeft opgezet voordat hij eerder dit jaar naar Purdue kwam. Ongeveer de helft van de 1.200 schimmel-isolaten die de Michigan-collectie omvat, kwam uit het laboratorium van Joyce Longcore aan de Universiteit van Maine.

Onderzoek naar oude afstamming van microscopische schimmels zet aannames over de genetische relaties op zijn kop

Geïllustreerde levenscycli waargenomen bij schimmels. (A) In haplontische levenscycli is mitose beperkt tot de haploïde fase, met plasmogamie van gameten gevolgd door meiose. (B) In diplomatieke levenscycli komt mitose alleen voor in de diploïde fase, waarbij haploïde cellen alleen als gameten functioneren. (C) Levenscycli kunnen wisselen tussen haploïde en diploïde mitotische fasen en kunnen morfologische verschillen vertonen tussen ploïdieën zoals in Allomyces. (D) De dikaryotische levenscyclus is een alternatief voor afwisseling van haploïde en diploïde generaties die diploïde mitose mist en in plaats daarvan een fase heeft met twee nucleaire genotypen die synchrone deling ondergaan. Credit: Proceedings van de National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2116841119

De co-auteurs omvatten ook een team van wetenschappers van het Joint Genome Institute van het Amerikaanse Department of Energy in het Lawrence Berkeley National Laboratory in Californië, dat genoomsequenties genereerde voor 69 chytride-schimmels.

„Toen Joyce begon met het verzamelen van chytriden, had ze volgens mij weinig idee van de rol die ze zouden spelen bij het oplossen van enkele van de grote vragen in de evolutie van schimmels, van de oorsprong van levenscycli tot het vermogen om plantaardig materiaal af te breken, tot helpen bij het oplossen van het mysterie van de amfibieënpandemie“, zei Timothy James van de Universiteit van Michigan, die de studie leidde.

„Het was een groot genoegen om met Rabern samen te werken, die een geweldige brug was tussen de traditionele microscopiebenaderingen en de moderne genomics-methoden.“

Twee vooraanstaande experts op het gebied van chytrideschimmels uit het microscopietijdperk van de 20e eeuw waren John Karling van Purdue en Frederick Sparrow van de University of Michigan. de nieuwe PNAS papier bouwt voort op het werk van Karling en Sparrow.

„Ze hadden sommige dingen goed en sommige dingen verkeerd,“ zei Simmons. „Hopelijk kunnen we het beste van wat ze deden, het beste van wat we doen, en dat verder synthetiseren in een uitstekende mycologie die we kunnen doorgeven aan mensen die niet eens aan chytrideschimmels denken als ze denken aan schimmels.“

Longcore becommentarieerde hoe de samenwerking op lange termijn tussen Purdue en de Universiteit van Michigan met betrekking tot chytrideschimmels is verlopen.

„Sparrow en Karling waren niet close“, zei Longcore, die voor Sparrow werkte. „En nu heeft Tim James dit geweldige laboratorium aan de Universiteit van Michigan waar Sparrow deze grote monografie schreef die de chytriden omvat. En nu is Rabern in Purdue, en ik hoop dat hij wat tijd zal hebben om aan chytriden te werken. Het is een mooi verband tussen Michigan en Purdue.“


Schimmel die in grotkrekels leeft, onthult stappen in de evolutie van schimmels


Meer informatie:
Kevin R. Amses et al, Diploïde-dominante levenscycli kenmerken de vroege evolutie van schimmels, Proceedings van de National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2116841119

Geleverd door Purdue University

Citaat: Onderzoek naar oude afstamming van microscopische schimmels zet veronderstellingen over genetische relaties om (2022, 26 oktober) opgehaald op 26 oktober 2022 van https://phys.org/news/2022-10-ancient-lineage-microscopic-fungi-upends.html

Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert