- Самый большой известный геном животного расшифрован
Геном в 30 раз больше, чем у человека, и более чем вдвое превосходит предыдущий рекорд: Международная команда, возглавляемая эволюционным биологом Акселем Меером из Университета Констанца и биохимиком Манфредом Шартлом из Университета Вюрцбурга, расшифровала крупнейший известный животный геном: генетический материал южноамериканского легочной рыбы (Lepidosiren paradoxa). "Данные помогут понять, как предок сегодняшних четвероногих завоевал сушу", - говорится в заявлении, сопровождающем публикацию результатов исследования в журнале "Nature".
Легочные рыбы считаются ближайшими живыми родственниками тех животных, которые около 400 миллионов лет назад вытащили себя на сушу с помощью мощных плавников и смогли выжить там благодаря своим легким. Все так называемые четвероногие, в том числе люди, другие млекопитающие, земноводные, рептилии и птицы, ведут свою родословную от них. Существует три линии легочных рыб: одна в Африке, одна в Австралии и одна в Южной Америке, которая встречается, в частности, в бассейне Амазонки.
Исследователи надеются получить представление об origine и дальнейшем развитии этих необычных животных из анализа генома. "Эволюция, кажется, забыла их", - пишут исследователи. Эти древние "живые ископаемые" все еще выглядят в основном как их предки из позднего девонского периода, около 400 миллионов лет назад. Сравнивая последовательности генома, например, можно продемонстрировать связь между лучами костных рыб и пальцами четвероногих.
Рекордный геном в 30 раз больше, чем у человека
То, что геномы легочных рыб большие, уже было известно, но исследование теперь показывает, насколько они могут быть гигантскими: геном южноамериканской легочной рыбы состоит более чем из 90 миллиардов оснований, пишет группа. Он в 30 раз больше, чем геном человека, и более чем вдвое больше, чем у предыдущего рекордсмена, австралийской легочной рыбы (Neoceratodus forsteri). "18 из 19 хромосом южноамериканской легочной рыбы каждая больше, чем весь геном человека", - цитирует Шартла заявление о研究.
Причиной этого являются так называемые автономные transposons. Эти фрагменты ДНК "реплицируются" и затем меняют свое положение в геноме. Они составляют более 90 процентов генома легочной рыбы. Темп расширения южноамериканского представителя, таким образом, является самым быстрым известным: в прошлом его геном каждые 10 миллионов лет увеличивался на размер всего генома человека.
Тем не менее, геном легочной рыбы удивительно стабилен. Поэтому команде удалось реконструировать первоначальную архитектуру набора хромосом первого четвероногого из последовательностей еще живущих видов легочных рыб.
Сравнительные исследования дают представление об эволюции
Кроме того, геномы различных легочных рыб можно сравнивать, делая выводы о том, являются ли различия между еще живущими образцами результатом генетических причин. Например, австралийская легочная рыба все еще имела конечности в виде плавников, с помощью которых предки могли передвигаться по суше. В отличие от этого, у африканских и южноамериканских представителей легочной рыбы эти конечности, подобные рукам и ногам человека по костной структуре, за последние 100 миллионов лет были уменьшены до нитевидных плавников.
На основе анализа генома австралийской легочной рыбы команда под руководством Меера и Шартла показала несколько лет назад, что те же гены, что и у человека, контролируют развитие легкого у легочной рыбы. Легкое легочной рыбы имеет такое же происхождение, как и у наземных позвоночных, в том числе у человека. Кроме того, в плавнике животного присутствуют пальцы, лучевая и локтевая кости, за которые отвечают те же гены, что и у человека. В настоящее исследовании также участвовали ученые из Дрездена, Гамбурга, Швеции, Австрии и Франции.
Несмотря на свой большой размер, будучи в 30 раз больше, чем геном человека, и более чем вдвое больше, чем у предыдущего рекордсмена, геном южноамериканской легочной рыбы остается удивительно стабильным. Эта стабильность позволяет ученым реконструировать первоначальную архитектуру набора хромосом первого четвероногого из последовательностей еще живущих видов легочных рыб.
Сравнение последовательностей генома между различными видами легочных рыб может дать ценные представления об эволюции. Например, уменьшение конечности в виде плавников у африканских и южноамериканских представителей легочной рыбы по сравнению с австралийской легочной рыбой, которая все еще имеет эти конечности, может быть результатом генетических изменений, выявленных посредством таких сравнительных исследований.
