Дублирование генома улитки проливает свет на эволюционные процессы

от

Крошечная пресноводная улитка из Новой Зеландии помогает учёным увидеть эволюцию в действии. Биологи из Университета Айовы проследили эволюционную историю вида через его геном и обнаружили, что у вида недавно произошло дублирование всего генетического материала. Это открытие может помочь понять, как происходят крупные эволюционные сдвиги у животных.

Исследование опубликовано в журнале Genome Biology and Evolution.

Команда из Айовы выбрала этот вид улитки для изучения, потому что особи могут размножаться как половым, так и бесполым путём (то есть самки могут производить потомство без участия самцов). Собирая геном улитки, биологи обнаружили дублированные гены и удвоенные участки ДНК. Это свидетельствует о том, что когда-то у организма было более двух полных наборов хромосом — состояние, известное как полиплоидия.

Большинство животных, включая человека, являются диплоидами, то есть имеют только две копии своего генома — полный набор инструкций, необходимых для создания каждой клетки, ткани и органа в организме.

Бесполое размножение часто связано с полиплоидией, поскольку самки могут легче управлять дополнительными хромосомами, клонируя потомство. Биологи давно задаются вопросом, помогают ли эти дополнительные хромосомы видам с течением времени или мешают.

Чтобы выяснить это, биологи из Айовы собрали геном улитки, восстановив около 20 000 генов у 30 особей одной и той же линии. Их реконструкция показала, что улитка скопировала весь свой генетический материал в течение последних 1–2 миллионов лет.

«Иметь более двух копий генома — это нарушение правила, но, похоже, это правило, которое со временем исправляется», — говорит Кайл МакЭлрой, соавтор исследования. «И мы не знаем, почему быть диплоидом — это правило».

Они также обнаружили, что улитка всё ещё находится на ранней стадии своего эволюционного возвращения к диплоидному состоянию — стандарту с двумя копиями генома, характерному для половых животных, включая человека.

«То, что мы наблюдаем сегодня, — это мозаика», — говорит Джозеф Джалинский, приглашённый доцент кафедры биологии. «У некоторых генов есть две копии, у некоторых — три, у некоторых — четыре. Так что самое простое объяснение того, как у вас появилось так много генов с более чем двумя копиями, — это событие дупликации всего генома».

«Это открытие, пожалуй, самое интересное», — добавляет Морин Нейман, профессор кафедры биологии и старший автор исследования. «Мы редко видим организмы, особенно животных, в этом переходном состоянии».

Открытие поднимает новые вопросы о том, как и почему происходит дупликация всего генома и какую роль она играет в появлении новых признаков. Нейман отмечает, что такие события могут знаменовать эволюционные поворотные моменты, создавая исходный генетический материал для «эволюционных инноваций».

«Это может включать в себя продвинутое познание животных или развитие семян у цветов — в принципе, практически любые интересные признаки могли появиться благодаря дупликации всего генома», — говорит Нейман.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте