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¿Por qué el genoma de la rana es mucho más grande que el de un pez?

¿Por qué el genoma de la rana es mucho más grande que el de un pez?


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Como hemos escuchado en los resúmenes del proyecto humano ENCODE, El 80 por ciento del ADN basura parece tener una función esencial. Muchos peces tienen un genoma con solo una décima parte del tamaño del genoma de un vertebrado habitual. ¿Por qué los peces pueden tener una décima parte del ADN basura y seguir siendo completamente funcionales? ¿Qué tiene una rana más que un pez? Estoy especialmente interesado si podemos ver la diferencia en alguna parte, la complejidad de la fisiología o la anatomía, o algo así.

Jap. Genoma del pez globo: 390 Megabases, 47,800-49,000 genes (UniProt)

Genoma de Medaka: 690 megabases, 24,600 genes

Rana con garras: 1.500 megabases, 23.500 genes


El tamaño del genoma es un mal indicador de la complejidad (ya un término mal definido). No podemos asumir de ninguna manera que un genoma más grande corresponda a un organismo más "complejo". Hay algunas plantas cuyos genomas son más grandes que la mayoría de los mamíferos y, de hecho, el genoma eucariota más grande (al menos a partir de 2010) es la planta. Paris japonica, con un peso de 1C = 152,23 pg (en comparación con Homo sapiens a 1C = 3 pg). Como anécdota, en mi laboratorio de investigación anterior hablé con un colega sobre una especie de hongos cuyo tamaño de genoma difería por órdenes de magnitud entre diferentes individuos de esa especie.

Debería Nunca Le sorprenderá ver un organismo con un tamaño de genoma más grande de lo que podría considerar un organismo más complejo.


Vea aquí las reflexiones de un autor de ENCODE sobre el uso de la palabra "funcional". (No creo que nadie esté usando la palabra "esencial").

De esto se desprende claramente que, para ellos, una clase de ADN funcional es el ADN intrónico: es decir, ENCODE define los intrones como ADN funcional. Es bien sabido que los peces globo tienen genomas reducidos y que esto se debe en gran parte a la presencia de intrones mucho más pequeños, aunque el número y la posición de estos intrones es muy similar a lo que se ve en otros vertebrados. Un ejemplo clásico de esto es el gen de la huntingtina, que es 7,5 veces más corto en el pez globo que en los humanos, aunque ambos genes tienen 67 intrones. De hecho, el tamaño medio del genoma de los peces es de 5 a 6 veces mayor que el del pez globo (el pez cebra ronda este valor medio).

Aunque ENCODE está definiendo el ADN intrónico como funcional, no creo que estén reclamando una función específica para todos y cada uno de los intrones, y mucho menos para cada base de esos intrones. Así que todavía hay mucho margen para las diferencias observadas en el tamaño del genoma.


Al separar las etapas de la vida, la metamorfosis puede evitar las concesiones evolutivas dañinas.

Las ranas de madera deben adaptarse a dos hábitats muy diferentes: estanques efímeros para los renacuajos y el suelo del bosque para las ranas. La metamorfosis podría compartimentar rasgos genéticamente correlacionados para que la selección natural actúe de manera más eficiente. Crédito de la imagen: Debora Goedert

No hay garantía de que la evolución otorgue la mejor versión de cada rasgo. Los beneficios de un rasgo pueden imponer un costo cuando aparece un rasgo desfavorable, correlacionado genéticamente. En un estudio reciente sobre ranas de madera (Rana sylvatica) publicado en El naturalista estadounidense, los investigadores encontraron evidencia que sugiere que la metamorfosis podría reducir tales casos de conflicto genómico.

Los hallazgos pueden explicar por qué persiste en la naturaleza la metamorfosis, un proceso riesgoso y fisiológicamente costoso. "Es adaptativo", dice la coautora del artículo y bióloga evolutiva Debora Goedert, estudiante de posgrado en Dartmouth College en Hanover, NH, y miembro del programa Science Without Borders de Brasil. “Y la razón por la que es adaptativo es porque permite a los organismos separar estas dos etapas de la vida de tal manera que pueden ser óptimas en ambas etapas de la vida y no tener algún tipo de compensación de especialización donde convertirse en un renacuajo realmente bueno ahora significa que usted eres una rana terrible, o viceversa ".

La rana de bosque debe adaptarse a dos hábitats tremendamente diferentes: piscinas efímeras para su etapa de renacuajo y el suelo del bosque para su etapa de rana. La investigación preliminar había sugerido que la metamorfosis podría compartimentar de manera efectiva los rasgos genéticamente correlacionados, permitiendo que la selección natural actúe solo sobre el rasgo que se necesita durante una etapa particular de la vida, como las colas en los renacuajos, en lugar de mejorar simultáneamente un rasgo positivo y una desventaja no relacionada pero correlacionada genéticamente. rasgo.

El estudio reciente combina evidencia genética cuantitativa con estimaciones de selección natural, lo que refuerza la hipótesis de que la metamorfosis puede ser adaptativa. Los estudios de reproducción en el laboratorio permitieron observar las correlaciones genéticas entre los rasgos, como la longitud de la cola del renacuajo, la longitud de la pata de la rana y el tamaño de la cabeza en ambas etapas de la vida. Para examinar cómo actuó la selección natural sobre estos rasgos, los investigadores construyeron estanques simulados en el bosque. Allí, midieron la depredación de los renacuajos por las larvas de escarabajos con mandíbulas gigantes, de las ranas juveniles por las culebras y de las ranas adultas por los cernícalos y pequeños mamíferos.

Los investigadores no solo identificaron rasgos genéticamente correlacionados que se sometían a una selección conflictiva dentro y entre las dos etapas de vida de la rana de madera, sino que también determinaron que la metamorfosis altera el grado de correlación de los rasgos a lo largo de la vida de la rana. Descubrieron que el grado de conflicto genómico era menor entre las etapas de la vida que dentro tanto para el renacuajo como para la rana, lo que sugiere que la metamorfosis reduce el conflicto entre los rasgos antagónicos.

"Una fortaleza de este artículo es que están tratando de proyectar el conflicto genómico en términos de descripciones a nivel de rasgo", dice Stevan J. Arnold, biólogo evolutivo y profesor emérito de la Universidad Estatal de Oregon en Corvallis que no participó en el investigar. "Creo que es un gran triunfo haber realizado un estudio que cuantifica tanto la naturaleza de la selección como la naturaleza de la correlación genética entre los rasgos". El trabajo “nos ayuda a comprender cómo y por qué evoluciona la metamorfosis”, agrega Arnold.

Sin embargo, si estas observaciones representan o no un "conflicto genómico" es un tema de debate. Tradicionalmente, los investigadores lo han definido en términos de conflicto evolutivo entre genes identificables. Pero se sabe tan poco sobre el genoma de la rana en relación con otros organismos que los investigadores tuvieron que ampliar la definición para incluir rasgos que probablemente estén controlados por múltiples genes. No obstante, dicen, los estudios de reproducción apuntan a elementos genéticos correlacionados que subyacen a los rasgos, simplemente no son capaces de identificarlos todavía. "Es una puñalada temprana para establecer un conflicto genómico", dice Goedert. Ella y su asesor, el coautor Ryan Calsbeek, también biólogo evolutivo en Dartmouth, reconocen que aún no han establecido un vínculo causal definitivo entre la metamorfosis y el desacoplamiento de rasgos envueltos en un conflicto genómico.

El campo ahora está tratando de "descubrir cómo lidiar con la prueba tanto de esta idea de selección antagónica como de sus consecuencias", dice Arnold. “Para una prueba completa de la teoría, se necesita una enunciación más detallada del modelo subyacente. ¿Cuál es el panorama general? Esa es una agenda probablemente para los próximos diez años ".


¿Por qué el genoma de la rana es mucho más grande que el de un pez? - biología

Xenopus es una herramienta invaluable para estudiar la embriología y el desarrollo de los vertebrados, la biología celular y molecular básica, la genómica, la neurobiología y la toxicología y para modelar enfermedades humanas.

El estudio de organismos modelo, como Xenopus, nos permite descifrar cómo las redes reguladoras y de interacción dirigen el desarrollo embrionario, cómo se adaptan durante el envejecimiento y bajo estrés ambiental, y cómo se desregulan para causar enfermedades, malformaciones y defectos de nacimiento.

Varias características hacen de los óvulos y embriones de Xenopus una herramienta excepcional en la investigación biomédica.

  • Los embriones toleran una manipulación extensa (por ejemplo, disecciones de una sola célula, de la capa germinal, trasplantes de tejidos
  • fácil de inyectar una variedad de materiales (por ejemplo, ácidos nucleicos, proteínas, núcleos completos) en embriones completos o células específicas
  • Se conoce el destino celular de cada célula embrionaria temprana, lo que permite estudios específicos de eliminación, eliminación y sobreexpresión de genes.
  • Los huevos y los embriones proporcionan una fuente abundante para estudios bioquímicos de alto rendimiento.
  • Los extractos sin células elaborados a partir de ovocitos de Xenopus son un sistema in vitro de primer nivel para el estudio de los aspectos fundamentales de la biología celular y molecular.
  • Los ovocitos de Xenopus son un sistema líder para los estudios del transporte de iones y la fisiología de los canales.
  • Ensayo de ovocitos de Xenopus ampliamente utilizado toxicología ambiental
  • Las pantallas genéticas a gran escala han identificado genes involucrados en diversos procesos fisiológicos y de desarrollo.

Antecedentes de Xenopus

Xenopus es un género de ranas africanas que se conocen comúnmente como ranas africanas con garras. Los biólogos utilizan regularmente dos especies de Xenopus, Xenopus laevis y Xenopus tropicalis. Ambas especies son completamente acuáticas y fáciles de mantener en cautiverio. Los huevos de rana son grandes (

1,2 mm de diámetro), producidos en grandes cantidades y fáciles de manipular. Esto los convierte en una herramienta valiosa para investigar el período inicial del desarrollo embrionario. La producción de huevos se puede estimular mediante la inyección de gonadotropina coriónica. En la década de 1930, los médicos usaban Xenopus como una simple prueba de embarazo para mujeres; debido a que esta hormona está presente en la orina de una mujer embarazada, se induciría a la rana a poner huevos. Los biólogos utilizan este mismo método para inducir la producción de huevos bajo demanda en el laboratorio. Luego, las ranas descansan durante unos meses, cuando se pueden inducir nuevamente. Se puede inducir a muy pocas especies de ranas a producir huevos de una manera tan controlada, y esta es otra razón por la que Xenopus es tan popular entre los biólogos celulares y del desarrollo.

Los embriones de rana se desarrollan externamente, lo que permite realizar experimentos antes o directamente después de la fertilización. El rápido crecimiento y desarrollo del embrión significa que en un par de días, un renacuajo tiene un conjunto de órganos completamente funcional, y puede examinarse para determinar si alguna intervención experimental ha tenido algún efecto.

Comparando las dos especies, X.tropicalis tiene un ciclo de vida mucho más corto que el X. laevis, creciendo hasta convertirse en adulto en 4 meses en comparación con 12 meses, lo que lo convierte en un sistema más rápido de estudiar. X. tropicalis también es diploide (es decir, tiene dos juegos de cromosomas), mientras que X. laevis es alotetraploide (una forma de tetraploide, es decir, tiene cuatro juegos de cromosomas), por lo tanto X.tropicalis es un modelo más simple para estudios genéticos.

Los genomas de ambos X. laevis y X. tropicalis han sido secuenciados. Muestran una notable similitud estructural con el genoma humano (Hellsten et al., 2010), lo que significa que los hallazgos de Xenopus proporcionar información sobre muchas condiciones y enfermedades humanas.

Ventajas de Xenopus como organismo modelo

Categoría: C. elegans Drosophila Pez cebra Xenopus Pollo Ratón
Tamaño de cría250-30080-100100-200500-3000+15-8
Costo por embriónbajobajobajobajomedioelevado
Cribado de formato multipocillo de alto rendimientobienbienbienbienpobrepobre
Acceso a embrionesbienbienbienbienpobrepobre
Micromanipulación de embrioneslimitadolimitadojustabienbienpobre
Genomaconocidoconocidoconocidoconocidoconocidoconocido
Genéticabienbienbienjustaningunobien
Derribos (ARNi, morfolinos)bienbienbienbienlimitadolimitado
Transgénesisbienbienbienbienpobrebien
Distancia evolutiva al ser humanomuy distantemuy distantedistanteintermediointermediocerrar

Organismos experimentales como las ranas (X. laevis y X. tropicalis), gusanos nematodos (C. elegans), moscas de la fruta (Drosphilia spp.), pez cebra (Danio rerio) , pollo (Gallus Gallus) y ratones (Mus musculus) se utilizan para descubrir los mecanismos moleculares fundamentales para la vida, proporcionando así un atajo para comprender la biología humana. Cada organismo modelo tiene sus ventajas y desventajas, que se comparan en la tabla de la derecha (adaptado de Wheeler y Br & aumlndli 2009).


Árbol filogenético que muestra los principales modelos animales comúnmente utilizados en la investigación biomédica y sus relaciones evolutivas. El tiempo de divergencia, en millones de años (Mya), se basa en múltiples estudios de divergencia de genes y de proteínas.
Adaptado de Wheeler & amp Br & aumlndli 2009 Dev Dyn 238: 1287-1308.

Como grupo, los anfibios están filogenéticamente bien posicionados para compararlos con otros vertebrados, ya que se separaron del linaje amniote (mamíferos, aves, reptiles) hace unos 360 millones de años. La comparación con los genomas de mamíferos y aves también brinda la oportunidad de examinar la dinámica de la evolución cromosómica de los tetrápodos. Los genomas de ambos X. laevis y X. tropicalis especies han sido secuenciadas y muestran una notable similitud estructural con el genoma humano, lo que significa que los hallazgos de Xenopus proporcionar información sobre muchas condiciones y enfermedades humanas.

Entonces, en resumen, Xenopus es una herramienta valiosa porque son:

  • resistente, totalmente acuático y fácil de mantener en el laboratorio
  • producir huevos todo el año
  • Los huevos son un material confiable y flexible para la investigación.
  • Los embriones son un buen modelo para el desarrollo de vertebrados.
  • Genéticamente similar a los humanos, por lo tanto, un buen modelo para la enfermedad humana.

Leer más sobre
Descubrimientos biológicos e investigación biomédica utilizando Xenopus (próximamente, en breve, pronto).


Rule Breaker comprará PE Celera Genomics Corp.

** Esta operación se realiza bajo la política de cartera regular, es decir, una vez que The Fool anuncia su intención de operar, esa operación se realizará dentro de los próximos cinco días hábiles. Para obtener más detalles, lea la sección Nuevas operaciones de la Cartera de rompedores de reglas. **

En algún momento de los próximos cinco días de mercado, la cartera de Rule Breaker COMPRARÁ aproximadamente $ 50,000 (aproximadamente el 5,7% del valor actual de la cartera de RB) de:

PE Celera Genomics Corp. (NYSE: CRA)
761 Main Avenue
Norwalk, CT 06859
Teléfono: (203) 762-1000
Fax: (203) 762-6000
http://www.celera.com

Precio de cierre (16/12/99): $ 76 3/16
Volumen medio diario: 276.000 acciones
Volumen diario en dólares: $ 19,87 millones

Capitalización de mercado: $ 1.86 mil millones
Ventas de 12 meses: $ 10 millones
Relación precio-ventas: 186

Estadísticas de transacciones: El 17 de diciembre de 1999, RB Port compró 1.260 acciones de Celera a un ajuste dividido de $ 39,75 por acción, más una comisión comercial de $ 8.

OHace un año, agregamos a la cartera de Rule Breaker el primero de lo que será muchos diferentes inversiones en empresas que utilizan biotecnología. En ese momento dijimos que creíamos que las dos industrias más importantes que rompen las reglas en el futuro previsible son Internet y la biotecnología. Y llamamos a esa inversión, Amgen (Nasdaq: AMGN), una "empresa biotecnológica", líder y pionera en la "industria biotecnológica".

Pero a decir verdad, ahora lamentamos esa redacción, porque la biotecnología no es una industria. Es una tecnologia. No existe una "industria biotecnológica" per se, al igual que no existe una "industria de Internet". Hay muchas, muchas empresas que usar biotecnología o Internet con el fin de lucrar, proporcionando productos o servicios que los clientes encuentren atractivos y valiosos. Pero intente identificar una única empresa de biotecnología o de Internet que sea la "mejor opción". Realmente no es posible. Una vez más, se trata de tecnologías que adoptan diferentes empresas para obtener un liderazgo en una industria u otra.

Somos inversores que rompen las reglas y amamos la biotecnología. Estamos asombrados por la capacidad cada vez mayor de nuestra especie para comprender, y en algunas formas críticas y emocionantes, reingeniero el mundo en el que vivimos. Nos recuerda nuevamente una de nuestras diez citas favoritas del Bardo, que contiene tanto optimismo y tanta aplicabilidad en nuestra época, un Renacimiento de un nuevo tipo, pero tan emocionante como lo que sucedió. en Europa hace 400 años:

¡Qué trabajo es un hombre! ¡Qué noble de razón!
¡Cuán infinita en facultad! en forma y en movimiento como
expreso y admirable! en acción, ¡qué parecido a un ángel!
en aprensión, ¡qué parecido a un dios! la belleza de la
¡mundo! ¡el modelo de los animales!

Esta clásica expresión humanista nos recuerda no solo que somos una pieza de trabajo, sino que como piezas de trabajo podemos ser reelaborado. Pregunte a las personas que padecen fibrosis quística que, no antes de mucho tiempo, deben someterse a un tratamiento que reemplace el único gen defectuoso responsable de la afección por un gen sano. Bang-o. Ese es solo un pequeño ejemplo de lo que se puede lograr mediante la ingeniería genética. De todos modos, antes de comenzar a explicar lo que hemos elegido para doblar el siguiente de nuestros Rompe reglas, debemos definir algunos términos.

¿Qué significa "biotecnología"? Buena pregunta. Esto es lo que significa para nosotros: la biotecnología es la aplicación de la biología para fines humanos. Esta es una definición amplia, que abarca, obtenida de la excelente imprimación ¿Mejorando la naturaleza ?: La ciencia y la ética de la ingeniería genética por Michael Reiss y Roger Straughan. Habla del uso de nuestra comprensión de la genética para reelaborar el mundo de diversas maneras que se consideran más satisfactorias para nosotros, como administradores. Los diversos ejemplos de biotecnología abarcan desde el cruce de especies vegetales y animales por parte de los agricultores para obtener seres vivos que de otro modo no hubieran existido (rosas azules y bulldogs, por ejemplo) hasta la estimulación del crecimiento de glóbulos blancos en pacientes de quimioterapia. (Neupogen, la proteína de bioingeniería multimillonaria de Amgen).

Visto en esta concepción simple y racional, la biotecnología no es algo cocinado en un tubo de ensayo por un científico loco ansioso por crear una rana devoradora de hombres del tamaño de un elefante. (Está bien, debemos cuidarnos las espaldas, porque algo como esto puede eventualmente ser posible, por supuesto). No, la biotecnología es solo una tecnología muy poderosa que, como cualquier otra, debe usarse de manera responsable y constructiva para fines beneficiosos.

Todo tipo de fascinantes discusiones y debates rodean todas estas ideas, frases y palabras, que no está dentro del alcance de este informe abordar. Sin embargo, esperamos en nuestros garabatos diarios de los Rompedores de reglas para discutir muchos pensamientos y consideraciones de los temas en juego aquí. Por ahora, basta con decir que consideramos la biotecnología (como la hemos definido) "la aplicación de la biología para fines humanos", y, que junto con Internet y la tecnología emergente de la tecnología inalámbrica, la biotecnología constituye una de las tres tecnologías más interesantes, que dan forma al mundo, escandalosas y que rompen las reglas de nuestro tiempo. Período.

Lo que nos lleva a ese otro término que queríamos definir: "Celera".

¿Qué significa "Celera", estudiantes latinos? Bueno, nuestra educación no incluía el latín, pero nuestros diccionarios conservan sus etimologías. Pregunte acerca de la "celeridad" del Sr. Webster y encontrará la raíz latina "celera". Hace dos mil años, esa misma palabra - "celera" - salió de las lenguas de los filósofos, centuriones y emperadores romanos y significaba VELOCIDAD. Y esa es exactamente la idea de la palabra hoy, en referencia a la empresa que compraremos. Celera tiene que ver con la VELOCIDAD, con el uso de computadoras para ACELERAR la comprensión humana de nuestro propio código genético, para ACELERAR nuestro camino hacia nuevos destinos genéticos y para que esta empresa ACELERAR su camino más allá del Proyecto del Genoma Humano en competencia.

Quienes compran Celera, compran VELOCIDAD.

Hablemos de eso. Vamos a entenderlo. Para hacerlo, adoptamos el marco que usamos para todos los informes de Rule Breaker. Examinamos Celera a la luz de los seis atributos que rompen las reglas detallados en nuestro libro, Rompedores de reglas, creadores de reglas. Para resumir:

El mejor perro y el primero en moverse en una industria emergente importante.

Ventaja sostenible, obtenida a través del impulso empresarial, patentes, liderazgo visionario o competidores incompetentes.

Gestión inteligente y buen respaldo.

Excelente apreciación del precio pasado, medida por una fuerza relativa de 90 o más.

Cuanto mayor sea la marca del consumidor, mejor.

Un miembro reciente de los medios financieros calificó recientemente a la empresa de "sobrevalorada enormemente".


T perro de operaciones y pionero en una industria emergente importante.

La industria emergente importante en cuestión es la información genética humana.

Actualmente vivimos en el B.U.G. era, que es una forma de ver el calendario de la historia humana. INSECTO. años son los años "Antes de entender la genética", es decir, la genética humana, que ha sido una era histórica constante desde que nuestro planeta se formó hace 4.500 millones de años. Toda la historia del Planeta Tierra ha estado puramente "llena de errores".

Pero dos desarrollos clave nos han impulsado al clímax del B.U.G. era. El primero es el descubrimiento de la genética por Gregor Mendel, que comenzó en la década de 1850 en Moravia cuando cruzó variedades del guisante de jardín en el pequeño jardín de su monasterio. Los resultados finales de este primer desarrollo clave son evidentes hoy, donde después de muchos avances y esfuerzos adicionales, ahora podemos fabricar proteínas humanas y clonar animales. El segundo desarrollo son las enormes ganancias en potencia informática logradas durante los últimos 30 años. Quizás esté simbolizado por las computadoras portátiles sobre las que se creó este informe. Una pequeña computadora portátil Pentium tiene muchas veces la potencia de cálculo de las máquinas que hace solo una generación parecían enormes aspiradoras y ocupaban habitaciones enteras. (Y no te han visto nada aún, refiriéndose a los avances en el poder de la computación, es decir, no a este informe).

Cualquiera de estos desarrollos por sí solo proporciona recompensas sobresalientes en eficiencia, productividad, comprensión y las ganancias obtenidas por quienes los soñaron. Pero si se juntan ambos (estudios genéticos con poder de cómputo), se llega al resultado inevitable: una comprensión total del mapa genético. Las mismas cuatro bases nitrogenadas que atraviesan el ADN humano (adenina, citosina, guanina y timina) atraviesan plantas, animales y todos los seres vivos. Estamos trabajando hacia un mapa genético total: una comprensión total de dónde se encuentra cada gen en cada criatura y lo que significa cada uno.

Si bien todavía estamos muy lejos de un mapa genético total de todo, nos estamos acercando cada vez más a un mapa genético de una especie en particular que siempre ha mantenido nuestra imaginación e interés: la nuestra. Actualmente parece que estamos a menos de dos años de haber mapeado el ADN humano, el "genoma" humano. ("Genoma" simplemente significa el material genético total de una especie).

El plan inicialmente era que este sería un proyecto patrocinado por el gobierno, llamado Proyecto Genoma Humano, que es un esfuerzo fascinante y digno de parte de muchos científicos y el gobierno para mapear el genoma. Sin embargo, recientemente los altos ejecutivos de la compañía de instrumentos científicos, PE Corporation, se dieron cuenta de que con suficiente poder computacional y las personas adecuadas a bordo, podrían completar un mapa completo del genoma humano antes de la meta del año 2005 del Proyecto del Genoma Humano financiado con fondos federales. Cuando PE Corp se embarcó en su nuevo proyecto, tenía a un hombre en mente para dirigirlo. Ese hombre (más sobre él más adelante) había desarrollado una técnica de secuenciación de genes súper rápida, llamada "técnica de escopeta". PE Corp quería que el inventor de la técnica de la escopeta dirigiera su nueva empresa. El inventor es Craig Venter. La nueva empresa es Celera.

Entonces, para ir al grano en esto, el primer atributo de Rule Breaker: Celera es el perro superior y el primero en moverse de la importante y emergente industria de la bioinformática.

(Lectura obligatoria: ejecute el mouse, no lo camine, a esta publicación del tablero de mensajes, publicación # 4885 del tablero de Estrategias para romper las reglas).

El negocio de Celera consiste en decodificar genomas, patentar sus descubrimientos y vender el acceso a sus bases de datos, principalmente a empresas farmacéuticas y biotecnológicas que quieran crear curas mediante la ingeniería genética. Específicamente, la compañía vende suscripciones a la información de su genoma, ofrecerá cada vez más gestión y análisis de información genómica. software, y recauda regalías y derechos de licencia resultantes de su trabajo.

En su raíz, entonces, puede ver que Celera es al menos tanto una empresa de tecnología de la información como una empresa de biotecnología. La información que Celera está en camino de descubrir podría ser los piedra angular de la mayor parte de la investigación y el desarrollo de fármacos en el futuro. La oportunidad de identificar y reemplazar uno o más genes para curar una enfermedad (no solo para los afectados sino para toda su futura descendencia) debería ser en la mayoría de los casos mucho más efectiva que esperar descubrir una cura o un bálsamo a partir de sustancias químicas o orgánicas. extraído de la naturaleza. Al darse cuenta de esto, la misión de Celera es convertirse en la fuente definitiva de información genómica y médica y agrícola relacionada.

¿Las compañías farmacéuticas se asociarán con Celera y pagarán dinero para usar su información? Amgen, Novartis, Pharmacia & amp Upjohn, Rhone-Poulenc Rorer, RhoBio y Pfizer ya han firmado acuerdos con Celera, acuerdos por un valor total de más de $ 100 millones. Y esto tiene sentido, ¿no? Piénselo en los términos usados ​​por Tom Headrick, de nuestra comunidad Fool. Tom pregunta: "¿Cuánto cuesta llevar un medicamento al mercado utilizando los métodos actuales? ¿Cuánto de ese costo se erosionará al tener este material genético / biológico disponible en la base de datos como un trampolín para lanzar un nuevo medicamento o terapia para el medicamento? ¿compañías?" Cierra señalando: "Por eso están [trabajando con Celera]".

En la parte "informática" de la "bioinformática", Celera ha recurrido a la ayuda de su empresa matriz, antes Perkin-Elmer, ahora llamada PE Corporation, para obtener una posición de liderazgo. PE Corp suministró a Celera la tecnología vital y el financiamiento inicial necesario para generar resultados. Ahora, el éxito ya está llegando. En un tiempo récord, Celera completó este año la fase de secuenciación de la mosca de la fruta, demostrando así que su tecnología de secuenciación es la más rápida de la historia. Mire esto y vea si le produce un hormigueo en la columna vertebral. Desde Celera, a 9 de septiembre de 1999:

"Celera Genomics anunció hoy que ha finalizado la fase de secuenciación para descifrar el genoma de Drosophila melanogaster, la mosca de la fruta. Se secuenciaron más de 1.800 millones de pares de bases (letras de código genético) para completar la fase de secuenciación. Celera comenzó a secuenciar el genoma de Drosophila y entregar datos a sus suscriptores en mayo de 1999. En comparación, el primer genoma de un organismo vivo libre, Haemophilus influenzae, que consta de 2 millones de letras de código genético, tardó un año en completarse, y otros genomas tempranos que no utilizaron la estrategia de escopeta del genoma completo de Celera tardaron más de una década en completarse.

"Celera ahora dirige todos sus recursos de secuenciación hacia la fase de secuenciación del genoma humano".

Como un acorazado balanceando sus cañones gigantes para apuntar directamente a usted, Celera pateó la información de secuenciación de la mosca de la fruta con una velocidad alucinante y luego inmediatamente se volvió todos de sus recursos de secuenciación (y verán que es un montón de recursos) al genoma humano.

Las siguientes secciones de este informe demostrarán, pieza por pieza, que Celera es el líder en esta importante industria emergente. Veremos cómo Celera tiene tres veces más potencia computacional que su competidor más cercano, y cómo tiene 15 veces la capacidad de gestión de datos. Celera también emplea a científicos y tecnólogos líderes en el mundo que son capaces de manejar la VELOCIDAD de sus computadoras y la salida. (Queremos señalar que incluso si la empresa fracasa en el negocio, habrá acelerado el trabajo de otros y presumiblemente ha ayudado mucho a nuestra especie. Así que, pase lo que pase, obtendremos esa satisfacción de esta inversión). Celera es Tan rápido que, aunque otras empresas tardaron más de 10 años en mapear menos del 10% del genoma humano, este año Celera ya ha mapeado casi un tercio del mismo. Es el mejor perro.

¿Es la empresa la "pionera"?

Celera no era el primero en considerar el mapeo partes de la estructura genética humana. Incyte Pharmaceuticals (Nasdaq: INCY), Ciencias del Genoma Humano y Lógica genética (Nasdaq: GLGC) se movió en esta dirección antes de que existiera Celera, al igual que antes existían docenas de vendedores de libros en línea. Amazon.com (Nasdaq: AMZN). Sin embargo, Celera es el primero en intentar crear un mapa muy detallado del genoma humano (todo ello), y es el primero en utilizar el enfoque de escopeta de Venter y 300 secuenciadores de genes (más sobre eso más adelante) para hacer el trabajo. Parece que el enfoque de la escopeta está funcionando y funciona rápidamente, por lo que ser el primero en usar este enfoque puede ser lo que importa. la mayoría. Con este enfoque, Celera ya lidera la "carrera" del genoma humano.

Y esta carrera no está abarrotada. Los "competidores" de Celera, excepto uno, se centran en el mapeo partes del genoma humano, no toda la enchilada. El Proyecto del Genoma Humano del gobierno es el único gran competidor que apunta a completar un mapa del genoma humano, pero debido a que ha estado utilizando una técnica de mapeo físico tradicional (más sobre esto más adelante) se ha movido lentamente en comparación con Celera. Además, sus ambiciones eran menores hasta que Celera anunció sus intenciones. Tan pronto como nació Celera, HGSI aumentó sus intenciones con respecto a su mapeo del genoma.

Entonces, en las formas que más cuentan, Celera es la primera en moverse. Como el Fool Kevin DeWalt señaló en su publicación (tablero CRA # 76), el Dr. Venter y Celera tienen:

  1. Secuenció el primer genoma completo de un organismo vivo (en 1995).
  2. De manera más agresiva persiguió la construcción de la plataforma tecnológica para secuenciar el ADN.
  3. Comprometido a convertirse en la primera organización privada [es decir, no gubernamental, porque obviamente es pública] en secuenciar el genoma humano.

Todo este informe mostrará cómo va Celera, pero ¿hacia dónde va? Una vez que la empresa posea una gran cantidad de información sobre el genoma, ¿qué hará con ella?

Celera quiere ser el proveedor líder de información genómica y ofrecer múltiples servicios relacionados con la información. ¿Puede Celera ser un proveedor de información sobre el genoma de manera rentable? La creciente lista de clientes y socios de la compañía tiene a algunas personas prediciendo que Celera podría ser rentable en 2002 o 2003. Esta predicción es una mierda, pero no es tan aleatoria como Craps, ni está fuera del alcance de la lógica.

S ventaja sostenible, obtenida a través del impulso empresarial, las patentes, el liderazgo visionario o la competencia incompetente.

Los mejores rompedores de reglas poseen ventajas clave: la enorme base de clientes de Amazon, la marca mundial de AOL, la omnipresencia de Starbucks.

Celera tiene una ventaja tecnológica monstruosa sobre todos los competidores; además, es uno de los órganos de gestión más respetados en el mundo científico y ha mostrado la mayor velocidad en el mapeo de un genoma. La única competencia frontal de la compañía es el Proyecto Genoma Humano, pero al ritmo que se mueve Celera, podría alcanzar su objetivo en 2001, mucho antes que la competencia. Por poder computacional, Celera es tres veces más grande que cualquier otro laboratorio de secuenciación de genes en el mundo, y Celera está en camino de albergar la segunda instalación computacional más poderosa del planeta. Celera debería poder secuenciar 30 mil millones de pares de bases de ADN al año, y tendrá de 10 a 20 veces más capacidad para la información de secuencia que su mayor competidor.

Varias empresas han realizado investigaciones genómicas y han aislado secuencias de genes del genoma humano. Estas empresas, incluidas Millennium Pharmaceuticals (Nasdaq: MLNM), Genética innumerable (Nasdaq: MYGN), Grupo electrógeno (Nasdaq: GENXY) y otros, están comercializando sus hallazgos, lo que significa que los están vendiendo a empresas biofarmacéuticas y sanitarias. Sin embargo, por impresionantes que sean estas empresas (y lo son), no están secuenciando el genoma humano. Como no lo son, la producción de estos competidores puede resultar ser complementario a las ambiciones de Celera, más que combativas. La información genética enfocada creada por estas empresas podría servir para complemento Información del genoma de Celera.

Independientemente de que esto resulte exacto o no, todavía vemos a las empresas de base genética como competidores potenciales. Pero solo hay uno grande competidor en la mente de muchos. Si el Proyecto Genoma Humano del gobierno proporciona un mapa gratuito del genoma humano al público, como planea, entonces Celera, al tratar de vender its information, will compete directly with the federal government and its free data. Many people see this possibility as a significant strike against Celera. Perhaps it will be.

Then again, consider Linux software. Linux is freeware (like genome data might be), but there is tremendous value being created by Rule Breakers, such as Red Hat Software (Nasdaq: RHAT), that offer Linux-related services and value-added Linux products. In similar fashion, Celera will likely offer the most detailed genome information, and it will offer it with an unmatched level of expertise. Celera will be paid to help clients actually make use of complex genome data. Creating a business this way, Celera can, and will, give genome data away for free, too, thereby lessening our fear that the Human Genome Project can harm it. (Celera charges for the right to preview the fruit fly genome, but soon the company will distribute the information freely and charge for services related to it.)

So, Celera has the best technology and management (as we'll see in a moment) and this gives it numerous advantages over competition, but is the competition inept? Not by any means. Although we can't say that Celera has inept competition, given Celera's gene-sequencing lab (the most advanced in the world), and provided its jump on the competition (already!), we pueden say that Celera and its technology is making the competition look much less imposing.

However, Celera can't succeed on rooms filled with cool technology alone. The company spends over $65,000 a month on its electric bill. It needs cash. Luckily, it has cash. While the competition is typically strapped for greenbacks, Celera recently had over $200 million in cash and it will be paid over $75 million by its sister company, PE Biosystems (NYSE: PEB), over the next three years. This should be enough money to fund Celera's operations beyond 2001, and by the end of that year Celera plans to have the human genome mapped and several more paying business partners feeding the company coffers.

After mapping the human gene sequence, Celera will begin to map the genomes of the next species up the ladder, the rat. (OK, bad joke there, but it's true that the rat is next.) The rat is to be followed by the mouse and agricultural species, including rice and maize. Interest in information on these species will span several industries all around the globe. (How to make stronger corn will interest Iowa. How to make rats shrink will interest the city of New York.) All told, Celera will strive to build itself as the predominant genome information portal in the world, offering details and analysis on genome data for anything from salmon, to beets, to perhaps Grizzly Bear.

You can only imagine the revenue potentials of offering such a massive amount of varied and powerful (almost frighteningly so) information. (Industry estimates are all in the billions.) Clearly, the human genome promises to be the most helpful to humans for its ability to help scientists cure disease, but at the same time, we will be able to make food much more tasty in years ahead, and that ain't a bad benefit either. Food companies will pay for this advantage. This is all a roundabout way of saying that there isn't obvious competition on the horizon that stands to get in Celera's way as it begins to "map" the entire living world. Nadie has the computational power, the management, and the speed that Celera is showing.

Then there are patents. Some Fools have been concerned that Celera may not be at the forefront in obtaining patents. Competitors have literally filed for tens of thousands of patents while Celera, at recent count, had filed for about 7,000 gene patents. Other Fools wonder if Celera will be able to patent the human genome, or other gene sequences, at all. After all, who really posee this information? A God somewhere on high? Quizás. So, who will be allowed to own the information down here on Earth? That question could be decided by the courts, and some people believe the court will not allow alguien para propio the information. We think differently. In healthcare so far, we've seen that discovering companies are given the right to patent scientific information that they unravel. Genes don't appear to be any different.

While we do believe that the discovering company will own the patent to the human genome, we don't believe that a patent on the information will be vitally important anyway. Celera will be selling smart information, not mere strands of letters the likes of which anyone could theoretically copy. The company will sell its expertise -- an expertise aided by its having the most precise genome information organized in the most useful form, and from employing many of the smartest scientists in the world. Patents or not, Celera stands to possess more genetic information than any other company, and, presumably having discovered it, it will have inherent rights in how to organize, manage, analyze, utilize, and distribute it. Celera plans to patent 300 specific genes of the human genome as well as the process of using them, and we don't see anybody stopping this. (For excellent thoughts regarding patent issues further, see this post by Fool ElricSeven.)

When it comes to business momentum, Celera -- Mr. SPEED -- has it. Recently up and running, the company already completed the sequencing phase of the fruit fly genome by sequencing more than 1.8 billion base pairs by September. Celera did more sequencing in nine months than other companies have completed in a decade. Assembly of the genome should be done before 2000. Celera's sequencing of the fruit fly in under a year serves as "proof in the pudding," so to speak, that the company is able to quickly construct genomic DNA in its new lab.

The fruit fly genome is much larger than any other genome sequenced in all of history, so to complete it so quickly is revolutionary. (Right now Celera is gunning through the human genome.) Thus, Celera has more "momentum" -- more SPEED -- than any other company that we've ever bought. Human Genome Sciences and Incyte required several years to sequence less than 10% of the human genome. Celera is hoping to do the whole shebang in under 27 months, and is already well on its way.

So, other than visionary management, which we address next, criteria number two is now complete. Celera has a sustainable advantage due to technology and its brain trust. It has seemingly unsurpassable business momentum due to the same and its speed. It does have competition, namely from the government, and large questions remain regarding how much money Celera can earn from its information if the government provides similar information for free. We're betting on Celera's proprietary expertise and detailed knowledge to sell, though, and we believe that we're already seeing this happen via the partnerships Celera is signing with firms like Pfizer. We're also betting that Celera's genome data quality will top that of its competition, largely due to the same two advantages already mentioned, technology and management. As for patents: intellectual property abounds at Celera, and with it patents will, too. The company has been filing for patents steadily, and it will continue at a regular and likely increased pace. This baby has several moats built around its business, and the sustainable advantages of a true Rule Breaker.


Karyotype stability

With the exception of the chromosome 9–10 fusion, X. laevis y X. tropicalis chromosomes have maintained conserved synteny since their divergence around 48 Ma (Fig. 1a, b). The absence of inter-chromosomal rearrangements is consistent with the relative stability of amphibian and avian karyotypes compared to those of mammals 25 , which typically show dozens of inter-chromosome rearrangements 26 . It also contrasts with many plant polyploids, which can show considerable inter-subgenome rearrangement 27 . The distribution of L- and S-specific repeats along entire chromosomes implies the absence of crossover recombination between homoeologues since allotetraploidization, presumably because the two progenitors were sufficiently diverged to avoid meiotic pairing between homoeologous chromosomes, though we cannot rule out very limited localized inter-homoeologue exchanges (Supplementary Note 7).

The extensive collinearity between homologous X. laevis L and X. tropicalis chromosomes (Fig. 1a) implies that they represent the ancestral chromosome organization. In contrast, the S subgenome shows extensive intra-chromosomal rearrangements, evident in the large inversions of XLA2S, XLA3S, XLA4S, XLA5S and XLA8S, as well as shorter rearrangements (Fig. 1a). The S subgenome has also experienced more deletions. For example, the 45S pre-ribosomal RNA gene cluster is found on X. laevis XLA3Lp, but its homoeologous locus on XLA3Sp is absent (Extended Data Fig. 5a). Extensive small-scale deletions (Extended Data Fig. 5b) reduce the length of S chromosomes relative to their L and X. tropicalis counterparts (see below).


Contenido

These frogs are plentiful in ponds and rivers within the south-eastern portion of Sub-Saharan Africa. They are aquatic and are often greenish-grey in color. African clawed frogs are also frequently sold as pets, and sometimes incorrectly misidentified as African dwarf frogs. Albino clawed frogs are common and sold as pets or for laboratories.

They reproduce by fertilizing eggs outside of the female's body (see frog reproduction). Of the seven amplexus modes (positions in which frogs mate), these frogs are found breeding in inguinal amplexus, where the male clasps the female in front of the female's back legs and squeezes until eggs come out. The male then sprays sperm over the eggs to fertilize them.

African clawed frogs are highly adaptable and will lay their eggs whenever conditions allow it. During wet rainy seasons they will travel to other ponds or puddles of water to search for food. [4] During times of drought, the clawed frogs can burrow themselves into the mud, becoming dormant for up to a year. [5]

Xenopus laevis have been known to survive 15 or more years in the wild and 25–30 years in captivity. [6] They shed their skin every season, and eat their own shed skin.

Although lacking a vocal sac, the males make a mating call of alternating long and short trills, by contracting the intrinsic laryngeal muscles. Females also answer vocally, signaling either acceptance (a rapping sound) or rejection (slow ticking) of the male. [7] [8] This frog has smooth slippery skin which is multicolored on its back with blotches of olive gray or brown. The underside is creamy white with a yellow tinge.

Male and female frogs can be easily distinguished through the following differences. Male frogs are small and slim, while females are larger and more rotund. Males have black patches on their hands and arms which aid in grabbing onto females during amplexus. Females have a more pronounced cloaca and have hip-like bulges above their rear legs where their eggs are internally located.

Both males and females have a cloaca, which is a chamber through which digestive and urinary wastes pass and through which the reproductive systems also empty. The cloaca empties by way of the vent which in reptiles and amphibians is a single opening for all three systems. [9]

African clawed frogs are fully aquatic and will rarely leave the water except to migrate to new water bodies during droughts or other disturbances. Clawed frogs have powerful legs that help them move quickly both underwater and on land. Feral clawed frogs in South Wales have been found to travel up to 2 kilometres (1.2 mi) between locations. [10] The feet of Xenopus species have three black claws on the last three digits. These claws are used to rip apart food and scratch predators.

Clawed frogs are carnivores and will eat both living and dead prey including fish, tadpoles, crustaceans, annelids, arthropods, and more. Clawed frogs will try to consume anything that is able to fit into their mouths. Being aquatic, clawed frogs use their sense of smell and their lateral line to detect prey rather than eyesight like other frogs. However, clawed frogs can still see using their eyes and will stalk prey or watch predators by sticking their heads out of the water. [11] Clawed frogs will dig through substrate to unearth worms and other food. Their tongue is unable to extend like other frogs, so clawed frogs use their hands to grab food and shovel it into their mouths.

These frogs are particularly cannibalistic the stomach contents of feral clawed frogs in California have revealed large amounts of the frog's larvae. [12] Clawed frog larvae are filter feeders and collect nutrients from plankton, allowing adult frogs that consume the tadpoles to have access to these nutrients. This allows clawed frogs to survive in areas that have little to no other food sources.

Clawed frogs are nocturnal and most reproductive activity and feeding occurs after dark. Male clawed frogs are very promiscuous and will grab onto other males and even other species of frogs. [13] [14] Male frogs that are grasped will make release calls and attempt to break free.

If not feeding, clawed frogs will just sit motionless on top of the substrate or floating at the top with their heads sticking out.

En la naturaleza, Xenopus laevis are native to wetlands, ponds, and lakes across arid/semiarid regions of Sub-Saharan Africa. [2] [16] Xenopus laevis y Xenopus muelleri occur along the western boundary of the Great African Rift. The people of the sub-Saharan are generally very familiar with this frog, and some cultures use it as a source of protein, an aphrodisiac, or as fertility medicine. Two historic outbreaks of priapism have been linked to consumption of frog legs from frogs that ate insects containing cantharidin. [17]

Xenopus laevis in the wild are commonly infected by various parasites, [15] including monogeneans in the urinary bladder.

Xenopus embryos and eggs are a popular model system for a wide variety of biological studies, in part because they have the potential to lay eggs throughout the year. [18] [19] [20] This animal is widely used because of its powerful combination of experimental tractability and close evolutionary relationship with humans, at least compared to many model organisms. [18] [19] For a more comprehensive discussion of the use of these frogs in biomedical research, see Xenopus.

Xenopus laevis is also notable for its use in the first widely used method of pregnancy testing. In the 1930s, two South African researchers, Hillel Shapiro and Harry Zwarenstein, [21] students of Lancelot Hogben at the University of Cape Town, discovered that the urine from pregnant women would induce oocyte production in X. laevis within 8–12 hours of injection. [22] This was used as a simple and reliable test up through to the 1960s. [23] In the late 1940s, Carlos Galli Mainini [24] found in separate studies that male specimens of Xenopus y Bufo could be used to indicate pregnancy [25] Today, commercially available hCG is injected into Xenopus males and females to induce mating behavior and to breed these frogs in captivity at any time of the year. [26]

Xenopus has long been an important tool for in vivo studies in molecular, cell, and developmental biology of vertebrate animals. However, the wide breadth of Xenopus research stems from the additional fact that cell-free extracts made from Xenopus are a premier in vitro system for studies of fundamental aspects of cell and molecular biology. Por lo tanto, Xenopus is the only vertebrate model system that allows for high-throughput in vivo analyses of gene function and high-throughput biochemistry. Finalmente, Xenopus oocytes are a leading system for studies of ion transport and channel physiology. [18]

A pesar de que X. laevis does not have the short generation time and genetic simplicity generally desired in genetic model organisms, it is an important model organism in developmental biology, cell biology, toxicology and neurobiology. X. laevis takes 1 to 2 years to reach sexual maturity and, like most of its genus, it is tetraploid. It does have a large and easily manipulated embryo, however. The ease of manipulation in amphibian embryos has given them an important place in historical and modern developmental biology. A related species, Xenopus tropicalis, is now being promoted as a more viable model for genetics.

Roger Wolcott Sperry used X. laevis for his famous experiments describing the development of the visual system. These experiments led to the formulation of the Chemoaffinity hypothesis.

Xenopus oocytes provide an important expression system for molecular biology. By injecting DNA or mRNA into the oocyte or developing embryo, scientists can study the protein products in a controlled system. This allows rapid functional expression of manipulated DNAs (or mRNA). This is particularly useful in electrophysiology, where the ease of recording from the oocyte makes expression of membrane channels attractive. One challenge of oocyte work is eliminating native proteins that might confound results, such as membrane channels native to the oocyte. Translation of proteins can be blocked or splicing of pre-mRNA can be modified by injection of Morpholino antisense oligos into the oocyte (for distribution throughout the embryo) or early embryo (for distribution only into daughter cells of the injected cell). [27]

Extracts from the eggs of X. laevis frogs are also commonly used for biochemical studies of DNA replication and repair, as these extracts fully support DNA replication and other related processes in a cell-free environment which allows easier manipulation. [28]

The first vertebrate ever to be cloned was an African clawed frog in 1962, [29] an experiment for which Sir John Gurdon was awarded the Nobel Prize in Physiology or Medicine in 2012 "for the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotent". [30]

Additionally, several African clawed frogs were present on the Space Shuttle Endeavour (which was launched into space on September 12, 1992) so that scientists could test whether reproduction and development could occur normally in zero gravity. [31] [32]

Xenopus laevis also serves as an ideal model system for the study of the mechanisms of apoptosis. In fact, iodine and thyroxine stimulate the spectacular apoptosis of the cells of the larval gills, tail and fins in amphibians metamorphosis, and stimulate the evolution of their nervous system transforming the aquatic, vegetarian tadpole into the terrestrial, carnivorous frog. [33] [34] [35] [36]

Stem cells of this frog were used to create xenobots.

Secuenciación del genoma Editar

Early work on sequencing of the X. laevis genome was started when the Wallingford and Marcotte labs obtained funding from the Texas Institute for Drug and Diagnostic Development (TI3D), in conjunction with projects funded by the National Institutes of Health. The work rapidly expanded to include de novo reconstruction of X. laevis transcripts, in collaboration with groups around the world donating Illumina Hi-Seq RNA sequencing datasets. Genome sequencing by the Rokhsar and Harland groups (UC Berkeley) and by Taira and collaborators (University of Tokyo, Japan) gave a major boost to the project, which, with additional contributions from investigators in the Netherlands, Korea, Canada and Australia, led to publication of the genome sequence and its characterization in 2016. [37]

Xenbase [38] is the Model Organism Database (MOD) for both Xenopus laevis y Xenopus tropicalis. [39] Xenbase hosts the full details and release information regarding the current Xenopus laevis genome (9.1).

Xenopus laevis have been kept as pets and research subjects since as early as the 1950s. They are extremely hardy and long lived, having been known to live up to 20 or even 30 years in captivity. [40]

African clawed frogs are frequently mislabeled as African dwarf frogs in pet stores. Identifiable differences are:

  • Dwarf frogs have four webbed feet. African clawed frogs have webbed hind feet while their front feet have autonomous digits.
  • African dwarf frogs have eyes positioned on the side of their head, while African clawed frogs have eyes on the top of their heads.
  • African clawed frogs have curved, flat snouts. The snout of an African dwarf frog is pointed.

African clawed frogs are voracious predators and easily adapt to many habitats. [41] For this reason, they can easily become a harmful invasive species. They can travel short distances to other bodies of water, and some have even been documented to survive mild freezes. They have been shown to devastate native populations of frogs and other creatures by eating their young.

In 2003, Xenopus laevis frogs were discovered in a pond at San Francisco's Golden Gate Park. Much debate now exists in the area on how to exterminate these creatures and keep them from spreading. [42] [43] It is unknown if these frogs entered the San Francisco ecosystem through intentional release or escape into the wild. San Francisco officials drained Lily Pond and fenced off the area to prevent the frogs from escaping to other ponds in the hopes they starve to death.

Due to incidents in which these frogs were released and allowed to escape into the wild, African clawed frogs are illegal to own, transport or sell without a permit in the following US states: Arizona, California, Kentucky, Louisiana, New Jersey, North Carolina, Oregon, Vermont, Virginia, Hawaii, [44] Nevada, and Washington state. However, it is legal to own Xenopus laevis in New Brunswick (Canada) and Ohio. [45] [46]

Feral colonies of Xenopus laevis exist in South Wales, United Kingdom. [47] In Yunnan, China there is a population of albino clawed frogs in Lake Kunming, along with another invasive: the American bullfrog. Because this population is albino, it suggests that the clawed frogs originated from the pet trade or a laboratory. [48]

The African clawed frog may be an important vector and the initial source of Batrachochytrium dendrobatidis, a chytrid fungus that has been implicated in the drastic decline in amphibian populations in many parts of the world. [2] Unlike in many other amphibian species (including the closely related western clawed frog) where this chytrid fungus causes the disease Chytridiomycosis, it does not appear to affect the African clawed frog, making it an effective carrier. [2]


What are Frog Blood Cells

Frog blood cells refer to the circulating cells in the frog blood. Though humans and other mammals are warm-blooded animals, fish, and amphibians such as frog, and reptiles are cold-blooded animals. This means they rely on external heat to heat up their blood. The heart of the frogs consists of three chambers: two atria and a single ventricle. Oxygenated blood is mixed with deoxygenated blood to some extent in the frog’s heart. Therefore, frogs have to maintain a slow metabolic rate in their body. Frogs absorb some amount of oxygen through their skin as well. Frogs have red blood cells and white blood cells in their blood. The red blood cells of frogs are shown in figure 4.

Figure 4: Frog Red Blood Cells under x1000 Magnification

The red blood cells of frogs are quite larger than human red blood cells. They are also somewhat elliptical than human red blood cells. Unlike humans (mammals), fish, amphibian, reptile, and avian red blood cells consist of a single nucleus per cell. The white blood cells of frogs are more similar to that of humans in both morphology and function. However, frogs lack platelets in their blood.


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Secrets to 'extreme adaptation' found in Burmese python genome

The Burmese python's ability to ramp up its metabolism and enlarge its organs to swallow and digest prey whole can be traced to unusually rapid evolution and specialized adaptations of its genes and the way they work, an international team of biologists says in a new paper.

Lead author Todd Castoe, an assistant professor of biology at The University of Texas at Arlington College of Science, and 38 co-authors from four countries sequenced and analyzed the genome of the Burmese python, or Python molurus bivittatus. Their work is scheduled for publication this week (Dec. 2) by the procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias along with a companion paper on the sequencing and analysis of the king cobra (Ophiophagus hannah). The papers represent the first complete and annotated snake genomes.

Because snakes contain many of the same genes as other vertebrates, studying how these genes have evolved to produce such extreme and unique characteristics in snakes can eventually help explain how these genes function, including how they enable extreme feats of organ remodeling. Such knowledge may eventually be used to treat human diseases.

"One of the fundamental questions of evolutionary biology is how vertebrates with all the same genes display such vastly different characteristics. The Burmese python is a great way to study that because it is so extreme," Castoe, who began working on the python project as a postdoctoral fellow at the University of Colorado School of Medicine in the laboratory of associate professor and paper corresponding author David D. Pollock.

Castoe said: "We'd like to know how the snake uses genes we all have to do things that no other vertebrates can do."

The new python study calls into question previous theories that major obvious physical differences among species are caused primarily by changes in gene expression. Instead, it contends that protein adaptation, gene expression and changes in the structure of the organization of the genome itself are all at work together in determining the unusual characteristics that define snakes, and possibly other vertebrates.

Pollock said the python and king cobra studies represent a significant addition to the field of "comparative systems genomics -- the evolutionary analysis of multiple vertebrate genomes to understand how entire systems of interacting genes can evolve from the molecules on up."

He said: "I believe that such studies are going to be fundamental to our ability to understand what the genes in the human genome do, their functional mechanisms, and how and why they came to be structured the way they are."

The Burmese python's phenotype, or physical characteristics, represents one of the most extreme examples of evolutionary adaptation, the authors said. Like all snakes, its evolutionary origin included reduction in function of one lung and the elongation of its mid-section, skeleton and organs. It also has an extraordinary ability for what researchers call "physiological remodeling."

Physiological remodeling refers to the process by which pythons are able to digest meals much larger than their size, such as chickens or piglets, by ramping up their metabolism and increasing the mass of their heart, liver, small intestine and kidneys 35 percent to 150 percent in only 24 to 48 hours. As the digestion is completed, the organs return to their original size within a matter of days. The authors suggest that understanding how snakes accomplish these tremendous feats could hold vital clues for the development of treatments for many different types of human diseases.

"The Burmese python has an amazing physiology. With its genome in hand, we can now explore the many untapped molecular mechanisms it uses to dramatically increase metabolic rate, to shut down acid production, to improve intestinal function, and to rapidly increase the size of its heart, intestine, pancreas, liver, and kidneys," said Stephen Secor, associate professor of biological sciences at the University of Alabama and a co-author on the paper. 'The benefits of these discoveries transcends to the treatment of metabolic diseases, ulcers, intestinal malabsorption, Crohn's disease, cardiac hypertrophy and the loss of organ performance."

To complete their work, the research team aligned 7,442 genes from the python and cobra with genes sequences available in the Ensembl Genome Browser from other amphibians, reptile, bird and mammals. They used a statistical method called "branch site codon modeling" to look for genes that had been positively selected (or evolutionarily changed due to natural selection) in the python, the cobra, and early in snake evolution in the common ancestor of these two snakes. They found changes in hundreds of genes. They believe the results demonstrate that natural selection-driven changes in many genes that encode proteins contributed substantially to the unique characteristics of snakes.

Analyses showed a remarkable correspondence between the function of the selected genes, and the many functionally unique aspects of snake biology -- such as their unique metabolism, spine and skull shape and cell cycle regulation, Castoe said. Many of the altered genes the team observed also have prominent medical significance. For example, the python genome showed some changes to the gene GAB1, which other research suggests plays a role in breast cancer, melanomas and childhood leukemia.

In addition to changes to individual genes and their expression, researchers also found that the extreme characteristics in snakes could also be linked to duplications or losses in multigene families. Some of those include ancient loss and more recent re-evolution of high resolution vision, and their ability to detect chemical cues from the environment. Researchers also observed that, while most assume that reptile genes and genomes change at a very slow rate, snake genomes evolve at one of the fastest rates of any vertebrate.


Alex Long, '17

Alex Long, 󈧕, came to Richmond set on studying to become a doctor. He assumed he would conduct undergraduate research related to human biology, working toward his goal of attending medical school. So how did he wind up studying frog speciation

After taking biology professor Rafael de Sà’s evolution class and loving it, someone mentioned to Long that de Sà had an opening in his lab.

De Sà has spent the past 25 years studying frog speciation, using DNA sequencing to determine subtle genetic and physical differences between species, including some that may not even be visible. His most recent project involved gathering specimens of humming frogs in the Atlantic Forest in Brazil and mapping their DNA. He wanted to determine if they were all part of one large species, or if there were several smaller species contained within the large group.

“I didn’t care that we were working with frogs, rather than on human biology,” Long said. “I knew he was the mentor that I wanted.”

Long came into the lab as a few other students were graduating, which gave him the opportunity to learn from them before taking a leadership role after they left. The summer after his sophomore year, he was able to go to a conference with Dr. de Sà where the two learned about a technique called next generation sequencing, which uses the computer program Linux to run the same DNA sequencing that de Sà had been using, only with faster results. “It gives you a tree at the end of speciation with such precision and accuracy that it’s leaps and bounds ahead of anything that had been done here previously,” Long said.

The only problem: no one in de Sà’s lab knew how to use Linux. “My previous computer experience was basically being really good at Microsoft Office,” Long joked. “But because I knew how much this project meant to the lab, and I saw it’s potential, I taught myself to use Linux so that I could take all of the samples that we had from Brazil and run them through the program.”

Long’s efforts paid off. “At the end of the initial computer sequencing, we came out with three new species of frogs, with incredible precision and statistical confidence in our data,” he said. “The potential of our work makes me happy, and I’m happy to be part of Dr. de Sa’s research because of how much he cares about it.”

Long says his time in de Sà’s lab has also reinforced his love for science. “People have to put in the work, and spend their whole lives devoted to their passion, and after seeing that in Dr. de Sà, I realized that it’s reassuring that we have scientists to take these niche jobs and interests to make sure knowledge is proliferating,” Long said.

Long is still planning on going to medical school, but with three years before his MCAT score expires, he decided to take a detour. He’ll pursue a master’s degree in biomedical science policy and advocacy at Georgetown. “This program focuses on the policy aspects and how you can talk to people about science it can be a scary time to be a scientist, which is why I’m excited to learn how to advocate for myself and other scientists make sure that research and data sets aren’t lost, and that research programs aren’t shut down.”

While Long didn’t anticipate the research path he would take, he’s grateful for all he’s gained. “Through this experience, I got to learn more than I ever thought I learned about molecular biology, computations, and ecology, and I taught myself to use a software program I had no familiarity with.”

He also sees the bigger picture of how his work might play a larger role in animal conservation. “If we find a frog species that hasn’t been previously defined, and it’s in a very small pocket of land in Brazil, we have the information to advocate to protect that land because it houses an endangered species,” he said.


Ver el vídeo: NC. LOGRAN SECUENCIAR UN GENOMA HUMANO COMPLETO. ÁVILA. 040621 (Mayo 2022).