У первобытных рыб самый большой генетический состав среди всех животных
Геном южноамериканского легочной рыбы, состоящий из более чем 90 миллиардов нуклеотидов, является крупнейшим среди животных. Международная команда, возглавляемая эволюционным биологом Акселем Меером из Университета Констанца и биохимиком Манфредом Шартлом из Университета Вюрцбурга, расшифровала этот крупнейший известный геном: генетический материал южноамериканской легочной рыбы (Lepidosiren paradoxa). "Данные помогут понять, как предок современных четвероногих завоевал сушу", - говорится в пресс-релизе, объявившем о публикации результатов исследования в журнале "Nature".
Легочные рыбы считаются ближайшими живыми родственниками животных, которые с помощью мощных плавников вытащили себя на сушу около 400 миллионов лет назад и смогли там выжить благодаря своим легким. Все так называемые четвероногие, в том числе люди, другие млекопитающие, земноводные, рептилии и птицы, ведут свой род от них. Считается, что сегодня существует три линии легочных рыб: одна в Африке, одна в Австралии и одна в Южной Америке, которая встречается, среди прочего, в бассейне Амазонки.
Внешность, подобная их предкам
Из анализа генома исследователи надеются получить представление об origine и дальнейшем развитии этих необычных животных. "Эволюция, кажется, их забыла", - пишут исследователи. Потому что эти древние "живые ископаемые" по-прежнему выглядят в основном как их предки из позднего девонского периода около 400 миллионов лет назад. Сравнивая последовательности генома, можно, например, продемонстрировать связь между лучами плавников костных рыб и пальцами четвероногих.
То, что геномы легочных рыб enormous, уже было известно, но исследование теперь показывает, насколько они могут быть гигантскими: геном южноамериканской легочной рыбы состоит из более чем 90 миллиардов нуклеотидов, пишет группа. Он в 30 раз больше, чем геном человека, и более чем в два раза больше, чем у предыдущего рекордсмена, австралийской легочной рыбы (Neoceratodus forsteri). "18 из 19 хромосом южноамериканской легочной рыбы каждая больше, чем весь геном человека", - говорится в пресс-релизе об исследовании, цитируя Шартла.
Причиной этого являются так называемые автономные транспозоны. Эти сегменты ДНК "реплицируются" и затем меняют свое положение в геноме. Они составляют более 90 процентов генома легочной рыбы. Темп расширения южноамериканского представителяthus по-прежнему является самым быстрым известным: каждые десять миллионов лет в прошлом его геном увеличивался на размер всего генома человека.
Тем не менее, геном легочной рыбы удивительно стабилен. Поэтому исследовательской команде удалось восстановить первоначальную архитектуру набора хромосом первого четвероногого из последовательностей еще живущих видов легочных рыб, как они объявили в своем собственном сообщении.
Кроме того, геномы разных видов легочных рыб можно сравнивать, чтобы делать выводы о том, являются ли различия между сегодняшними живыми образцами генетическими причинами. Например, австралийская легочная рыба все еще имела конечности, подобные конечностям, с помощью которых их предки когда-то передвигались по суше. В отличие от этого, у современных африканских и южноамериканских легочных рыб эти конечности, которые по костной структуре напоминали человеческие руки и ноги, за последние примерно 100 миллионов лет регрессировали до нитевидных плавников.
Используя анализ генома австралийской легочной рыбы, команда под руководством Меера и Шартла уже несколько лет назад показала, что те же гены у людей и легочных рыб контролируют развитие легкого. Легкое легочной рыбы имеет ту же эволюционную основу, что и у наземных позвоночных, в том числе у людей. Кроме того, в плавнике рыбы присутствуют пальцы, локтевая и лучевая кости, за которые отвечают те же гены, что и у людей. В текущем исследовании также приняли участие ученые из Дрездена, Гамбурга, Швеции, Австрии и Франции.
Анализ генома южноамериканской легочной рыбы может предоставить ценные сведения об эволюции четвероногих, так как данные могут помочь понять, как их древние предки приспособились к жизни на суше. Несмотря на то, что у него один из крупнейших геномов среди животных, с более чем 90 миллиардами нуклеотидов, геном южноамериканской легочной рыбы удивительно стабилен.
