ผลไม้แอปเปิล

หอยทากแอปเปิ้ลสี่สายพันธุ์ ได้แก่ African Lanistes nyassanus และ Pomacea canaliculata อเมริกาใต้ Pomacea maculata และ Marisa cornuarietis ในบรรดาพวกมัน Pomacea ทั้งสองสายพันธุ์นั้นรุกรานมากที่สุด Pomacea น้ำจืดกระจายอยู่ทั่วไปในน้ำจืดเขตร้อนและกึ่งเขตร้อน ชาวพื้นเมืองของอเมริกาใต้เหล่านี้แพร่กระจายไปยังส่วนอื่น ๆ ของโลก ในประเทศจีน ญี่ปุ่น ไทย และฟิลิปปินส์ ถือเป็นแมลงศัตรูข้าวอันดับหนึ่ง Pomacea รุกรานฮ่องกงในช่วงต้นทศวรรษ 1980 และปัจจุบันพวกมันกระจายอยู่ทั่วไปในแหล่งน้ำจืดต่างๆ ในเขตนิวเทอร์ริทอรีส์ แม้ว่านาข้าวส่วนใหญ่จะถูกทิ้งร้างในฮ่องกง แต่หอยทากก็หาทางไปยังสวนผักและทำลายพืชกึ่งน้ำ โดยเฉพาะผักโขมและวอเตอร์เครส พวกมันยังได้ลดความหลากหลายทางชีวภาพของพื้นที่ชุ่มน้ำด้วยการเล็มหญ้าบนพืชและล่าสัตว์ที่อาศัยอยู่ก้นบ่อและลำธาร ทีมวิจัยที่นำโดยศาสตราจารย์ Qiu Jianwen รองหัวหน้าและศาสตราจารย์จากภาควิชาชีววิทยา HKBU ได้เรียงลำดับและรวบรวมจีโนมของหอยทากแอปเปิ้ลสี่สายพันธุ์ นอกจากผู้ร่วมงานจาก HKBU แล้ว ทีมงานยังรวมถึงผู้ร่วมงานจากฮ่องกง จีนแผ่นดินใหญ่ สหรัฐอเมริกา อาร์เจนตินา และฝรั่งเศส การจัดลำดับจีโนมแสดงให้เห็นว่าหอยทาก แอปเปิล มีประวัติวิวัฒนาการอันยาวนานย้อนหลังไปกว่า 150 ล้านปีจนถึงทวีปกอนด์วานาโบราณ หลังจากการล่มสลายของกอนด์วานาเมื่อประมาณ 100 ล้านปีก่อน พวกมันได้วิวัฒนาการแยกจากกันในแอฟริกาและอเมริกาใต้ ในขณะที่แอฟริกาและอเมริกาใต้ Lanistes และ Marisa ยังคงรักษาลักษณะการวางไข่ใต้น้ำมาตามลำดับ แต่ในอเมริกาใต้ Pomacea ได้วิวัฒนาการมาวางไข่บนบก การเปรียบเทียบสายพันธุ์หอยทากแอปเปิ้ลในแอฟริกาและอเมริกาใต้ทำให้นักวิจัยสามารถเปิดเผยนวัตกรรมจีโนมบางอย่างที่ทำให้ Pomacea สามารถรุกรานได้ การรับรู้สิ่งแวดล้อมและการย่อยอาหารของพืช จากการเปรียบเทียบจีโนมของสายพันธุ์หอยทากแอปเปิ้ลกับสัตว์จำพวกมอลลัสกาอื่นๆ ทีมพบยีน 28 ตระกูลที่ขยายออกไปอย่างมาก ซึ่งรวมถึงยีนบางตัวที่ทำงานเกี่ยวข้องกับการรับรู้ทางเคมีซึ่งแสดงออกอย่างสูงในหนวดประสาทสัมผัส ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกมันอาจมีความสามารถในการรับรู้สิ่งแวดล้อมที่ดีขึ้น เซลลูโลสเป็นโครงสร้างโครงกระดูกของพืชสีเขียวซึ่งช่วยให้พืชคงความแข็งและแข็งแรง แตกต่างจากสัตว์ส่วนใหญ่ที่อาศัยแบคทีเรียในลำไส้หรือเชื้อราในการสลายเซลลูโลส หอยทากสายพันธุ์แอปเปิลเหล่านี้เข้ารหัสยีนเซลลูเลสหลายสำเนา ซึ่งช่วยให้พวกมันหลั่งเซลลูโลสโดยตรงเพื่อย่อยสลายเซลลูโลส ความสามารถนี้อาจช่วยอธิบายได้ว่าทำไมหอยทากแอปเปิ้ลจึงสามารถย่อยวัสดุจากพืชได้หลากหลายชนิดและใช้ประโยชน์จากพื้นที่ชุ่มน้ำจืดที่หลากหลาย การก่อตัวของเปลือกไข่แข็ง ทีมวิจัยยังได้เปรียบเทียบจีโนมของ Marisa และ Lanistes ซึ่งทั้งคู่ฝากไข่ไว้ใต้น้ำ และ Pomacea สองสายพันธุ์ที่วางไข่บนบก ความสามารถของ Pomacea สะเทินน้ำสะเทินบกที่จะอาศัยอยู่ในน้ำและวางไข่บนบกถือเป็นการปรับตัวที่สำคัญซึ่งทำให้พวกมันสามารถหลีกเลี่ยงการปล้นสะดมไข่ในน้ำและปรสิต เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในการสืบพันธุ์ ไข่โพมาเซียต้องสามารถอยู่รอดบนบกได้ ทีมงานพบว่าการได้มาซึ่งโปรตีนจับกับแคลเซียม (CaBP) ช่วยให้ Pomacea สร้างเปลือกไข่แข็งที่ปกป้องไข่และป้องกันไม่ให้ไข่แห้ง โปรตีนป้องกันใหม่ นอกจากเปลือกไข่แข็งแล้ว Pomacea ยังได้รับสาร perivitellin ที่เป็นพิษต่อระบบประสาทที่เรียกว่า PV2 ในไข่ของพวกมันเพื่อช่วยป้องกันสัตว์นักล่าบนบก การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่า PV2 เป็นคอมเพล็กซ์ของโปรตีน 2 ชนิด ได้แก่ เมมเบรนโจมตีคอมเพล็กซ์/เพอร์ฟอริน (MACPF) ที่เป็นพิษต่อระบบประสาท และโปรตีนอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่าทาคีเลกตินที่จับกับเยื่อหุ้มเซลล์เป้าหมายของนักล่า จากการวิเคราะห์จีโนมเปรียบเทียบ ทีมวิจัยพบว่าหลังจากทำซ้ำหลายครั้ง ยีนได้รับหน้าที่ใหม่ (เช่น หลั่ง PV2 ผ่านต่อมอัลบูเมน) ดังนั้นการทำซ้ำของยีนอาจเป็นสาเหตุของการกำเนิดของ PV2 ซึ่งเป็นนวัตกรรมสำคัญอีกประการหนึ่งที่ทำให้บรรพบุรุษของ Pomacea สามารถย้ายจากการวางไข่ใต้น้ำไปสู่บนบกได้ ผลกระทบ เนื่องจาก Ampullariidae เป็นวงศ์แรกของ Caenogastropoda ซึ่งเป็นหนึ่งในสปีชีส์ของหอยและเป็นกลุ่มที่มีความหลากหลายมากที่สุดซึ่งมีสัดส่วนมากกว่า 60% ของสปีชีส์ของหอยทากทั้งหมด จีโนมของสปีชีส์หอยทากแอปเปิ้ลจึงเหมาะสำหรับการศึกษาเปรียบเทียบกับมอลลัสกาชนิดอื่นๆ มีจีโนมที่เผยแพร่เพียงไม่กี่รายการเท่านั้น ศาสตราจารย์ Qiu กล่าวว่า "ข้อมูลจีโนมที่ค้นพบโดยทีมงานเป็นแหล่งข้อมูลอันมีค่าสำหรับการทำความเข้าใจลักษณะจีโนมของบรรพบุรุษภายใน caenogastropods ที่มีความสำคัญทางนิเวศวิทยาและมีความหลากหลายทางชีวภาพ เนื่องจากหอยทากแอปเปิ้ลที่รุกรานหลายชนิดเป็นศัตรูพืชทางการเกษตรที่มีชื่อเสียง ทรัพยากรจีโนมจากการศึกษานี้อาจเป็นได้ ใช้ในการพัฒนากลยุทธ์การควบคุมที่มีประสิทธิภาพ รวมถึงการสังเคราะห์สารเคมีฆ่าหอยและการออกแบบมาตรการควบคุมทางพันธุกรรมโดยใช้การแทรกแซงของกรดไรโบนิวคลีอิก (RNA)"