Исследователи реконструировали геном предка всех млекопитающих

МЕНЮ


Главная страница
Поиск
Регистрация на сайте
Помощь проекту
Архив новостей

ТЕМЫ


Новости ИИРазработка ИИВнедрение ИИРабота разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика

Авторизация



RSS


RSS новости


В это трудно поверить, учитывая огромное разнообразие видов, но все млекопитающие мира произошли от общего предка, существовавшего около 180 миллионов лет назад. Международной группе исследователей удалось реконструировать организацию генома этого животного с помощью компьютерных технологий. Эта работа может помочь в понимании эволюции млекопитающих и в сохранении современных животных.

Определение кариотипов и синтенических отношений - синтения означает идентичное расположение генов на хромосомах двух разных видов - у общих предков облегчает идентификацию и датировку хромосомных перестроек, которые привели к организации существующих геномов. "Расшифровка перестроек, управляющих эволюцией хромосом млекопитающих, необходима для понимания молекулярной основы видообразования, адаптации и восприимчивости к заболеваниям", — пишут исследователи в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Предыдущие исследования эволюции хромосом млекопитающих были сосредоточены на плацентарных или сумчатых млекопитающих. Эта работа позволила лучше понять некоторые механизмы, управляющие хромосомными перестройками, и их роль в адаптации и видообразовании. Однако многие вопросы остаются без ответа, в частности те, которые касаются сохранения крупных блоков гомологичной синтении и распределения областей точек разрыва. Именно поэтому исследователи взялись за реконструкцию предковых кариотипов в филогенезе млекопитающих, включая кариотип их общего предка.

Блоки генов, необходимые для развития эмбриона

Для этого они использовали высококачественные геномные последовательности 32 живых видов, представляющих 23 из 26 известных отрядов млекопитающих — 19 плацентарных млекопитающих, 3 сумчатых и 1 однопроходного (яйцекладущие млекопитающие).

К этим видам относились люди, шимпанзе, вомбаты, кролики, ламантины, домашний скот, носороги, летучие мыши, панголины и т. д. Команда также включила геномы курицы и китайского аллигатора для сравнения. Некоторые из используемых геномов были созданы в рамках проекта Earth BioGenome и других подобных крупномасштабных усилий по секвенированию генома биоразнообразия.

Филогенетическое дерево видов-потомков и реконструированных предков. Цвет ветвей отражает частоту разрывов в реконструированных фрагментах хромосом предков (разрывы на миллион лет). Черные ветви представляют неопределенную частоту точек разрыва.

Три различных эталонных генома (человека, ленивца и быка), представляющих филогенетически различные суперпорядки млекопитающих, были использованы для оценки смещения эталонных данных в реконструированных предковых кариотипах.

Реконструкция показывает, что предок всех млекопитающих, вероятно, обладал 19 парами аутосомных хромосом - хромосом, которые контролируют наследование характеристик организма вне зависимости от пола - плюс две половые хромосомы, говорит Джоана Дамас, исследователь из Геномного центра Калифорнийского университета в Дэвисе и первый автор исследования.

Команда также определила 1 215 блоков генов, которые постоянно появляются на одной и той же хромосоме и в одном и том же порядке во всех 32 геномах. Эти строительные блоки всех геномов млекопитающих содержат гены, которые необходимы для развития нормального эмбриона, сказал Дамас.

Невероятная стабильность на протяжении более 300 миллионов лет

"Реконструированный геном предков млекопитающих показал, что геномы млекопитающих представляют собой эволюционно выведенную мозаику из 2557 синтенических сегментов, в среднем 880 000 пар оснований, что составляет 69-94% от размера геномов всех проанализированных видов", — резюмировали исследователи. Эти синтенические сегменты служат фундаментальными строительными блоками всех геномов млекопитающих.

Девять самых маленьких хромосом являются общими с общим предком всех амниот (животных с амниотическим мешком, защищающим эмбрион), три из которых сохранились у современных млекопитающих. Другими словами, у предка млекопитающих были хромосомы с тем же порядком генов, что и в хромосомах современных птиц! Это открытие демонстрирует "поразительное сохранение синтении на протяжении примерно 320 миллионов лет эволюции позвоночных", отмечает команда.

Регионы между блоками консервативных генов содержали больше повторяющихся последовательностей и были более подвержены разрывам последовательности, перестройкам и дупликациям, которые являются основными движущими силами эволюции генома.

Исследователи обнаружили, что различия между хромосомами предков млекопитающих и терий (плацентарных + сумчатых) возникли в результате 96 хромосомных перестроек за 18 млн лет. Эвтерийский предок (клада плацентарных) является самым последним общим предком трех линий, представленных в эталонных геномах: его кариотип эволюционировал от кариотипа предка терианцев в результате 124 хромосомных перестроек за 53 миллиона лет.

Прослеживая хромосомы предков в прошлое от общего предка, исследователи обнаружили, что скорость перестройки хромосом различается между линиями млекопитающих. Например, в линии жвачных животных (ведущих к современным крупному рогатому скоту, овцам и оленям) произошла ускоренная перестройка 66 миллионов лет назад, когда удар астероида уничтожил динозавров и привел к появлению млекопитающих.

Таким образом, результаты этого исследования помогут понять генетические механизмы, которые позволили млекопитающим адаптироваться и процветать на нашей планете в течение последних 180 миллионов лет.


Источник: new-science.ru

Комментарии: