Новосибирские биологи совместно с иностранными коллегами изучили общего предка коровы и кита

Ученые из Англии, США, Китая и России определили все основные перестройки хромосом и геномов китопарнокопытных во всех круциальных (подверженных эволюционной трансформации участках хромосом) точках их эволюции. В результате сложной работы по секвенированию отдельных участков хромосом и биоинформатического анализа было установлено, что эти перестройки напрямую связаны с активностью генов. Так, изменение активности одних и тех же генов у разных видов (например, у коровы и верблюда) приводит к физиологическим изменениям, например, в рождении детенышей, их питании и т. п.

Новая статья «Evolution of gene regulation in ruminants differs between evolutionary breakpoint regions and homologous synteny blocks» была опубликована в самом престижном в области геномики журнале «Genome Research». Среди 50 статей этого журнала, в которых соавторами были российские ученые, это вторая, где есть аффилиация НГУ.

В рамках исследования учеными Академгородка были отобраны 202 BAC-клона (бактериальные конструкции), покрывающих эволюционные точки разрывов хромосом. Места положения последовательностей BAC-клонов были проверены локализацией на метафазных хромосомах коровы и последовательно локализованы на хромосомах альпаки, серого кита, яванского оленька, сибирской кабарги, жирафа, лани и сибирской косули, черной антилопы, овцебыка и коровы. В работе использовался метод хромосомной живописи (ZooFISH) — хромосомы окрашивали специальными красителями, способными светиться в ультрафиолетовом или синем излучении, и сравнивали участки хромосом разных видов, чтобы определить, какие подверглись перестройке в процессе эволюции, а какие остались нетронутыми.

— Яванский оленек — принципиально важное для этого исследования животное, потому что он является предком целой группы жвачных. Он примечателен тем, что имеет примитивно развитую пищеварительную систему, в отличие от других жвачных, и может есть фрукты, беспозвоночных (крабов) и даже мелких грызунов. У коровы же, например, желудок сегментирован на четыре разных отдела, что позволяет ей питаться травой. Также геном оленька не был секвенирован, и наши уникальные данные стали основой для сравнения именно этой группы, — рассказала о части исследования аспирантка Факультета естественных наук НГУ Анастасия Проскурякова. Кроме того, Анастасия работала над сравнением геномов коровы и жирафа, которого отличают необычная кровеносная система и опорно-двигательный аппарат.

Среди 20 соавторов статьи были представлены российские исследователи, в том числе выпускник НГУ Денис Ларкин (сейчас — сотрудник Университета Лондона и Института цитологии и генетики СО РАН), сотрудники совместной лаборатории 5-100 НГУ и Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН Александр Графодатский и Полина Перельман, аспирантка ФЕН НГУ Анастасия Проскурякова и научный сотрудник ИМКБ СО РАН Анастасия Кулемзина.

— На сегодняшний день эта глобальная работа единственная в своем роде, можно сказать, пионерская. Она определяет, как перестройки хромосом и геномов могли влиять на изменения активности целых групп генов, определяющих различия в физиологии у разных видов животных. Был установлен основной механизм, который мог бы повлиять на то, как у китов появилась способность жить в океане или почему корова научилась есть траву. В будущем, конечно, исследований на эту тему будет много, но ученым уже есть, на чем базироваться: они могут непосредственно изучать те группы генов, где существуют перестройки, — пояснил руководитель научного направления ИМКБ СО РАН доктор биологических наук Александр Графодатский.