Генетики впервые расшифровали полные геномы ехидны и утконоса
Биологи впервые полностью расшифровали геномы ехидн и утконосов – единственных яйцекладущих млекопитающих на Земле. Благодаря этому ученые выяснили, как у этих животных появились уникальных половые хромосомы и некоторые другие необычных черты. Статью с описанием их работы опубликовал научный журнал Nature.
«Анализ полученных данных показывает, что предки яйцекладущих млекопитающих отделились от общего древа эволюции примерно 187 млн лет назад, а предки ехидн и утконосов разделились 55 млн лет назад», – пишут исследователи.
Яйцекладующие – самый древний и примитивный отряд млекопитающих. Они сочетают в себе черты древних рептилий, птиц и звероящеров. В частности, представители отряда откладывают яйца, но при этом выкармливают потомство молоком, у них есть клювы и другие причудливые анатомические черты.
Геном утконоса частично расшифровали в 2008 году. Благодаря его анализу ученые узнали, что у этих млекопитающих есть набор из пяти половых хромосом, которые сцеплены друг с другом особым образом. Структура одной из «женских» хромосом оказалась похожа на Z-хромосому рептилий и птиц.
В ходе нового исследования генетики под руководством профессора Аделаидского университета (Австралия) Франка Грутцнера полностью расшифровали геномы утконосов и ехидн. В результате они выяснили, как и когда появились эти хромосомы, а также узнали историю эволюции первых млекопитающих Земли.
Исследователи не просто прочитали весь геном этих животных, но и выяснили, каким образом он разбит на хромосомы и как они распределены внутри ядра их клеток. Подобные сведения, по словам Грутцнера и его коллег, критически важны для изучения истории эволюции генома, в том числе и того, как возникли уникальные половые хромосомы утоконосов и ехидн.
В общей сложности генетики выделили более 20 и 22 тысяч генов в ДНК утконосов и ехидн. Затем их распределили по 21 нормальным парам хромосом, а также пяти Х-хромосом и пяти Y-хромосом. Сопоставив наборы мелких мутаций и различия в устройстве генов у обоих животных, биологи пришли к выводу, что их предки разделились уже после вымирания динозавров, в начале эоцена, примерно 55 млн лет назад. Их общий предок отделился от предков плацентарных и сумчатых 187 млн лет назад, в первой половине юрского периода. Эти оценки, как отмечают ученые, хорошо согласуются с данными палеонтологов.
Похожесть структуры и формы половых хромосом утконосов и ехидн показывает, что эта уникальная система появилась еще у их общего предка. Ученые предполагают, что изначально эти хромосомы были объединены в необычную кольцеобразную структуру, которая впоследствии распалась на связанные друг с другом части. В пользу этого, в частности, говорит то, что копии генов из последней «мужской» хромосомы Y5 есть и в первой «женской» хромосоме X1.
Грутцнер и его коллеги объясняют, что раньше кольцеобразные объединения хромосом никогда не находили среди животных – их встречали только у растений. Исследователи надеются, что дальнейшее изучение геномов утконосов и ехидн поможет им понять, как возникла эта конфигурация хромосом и узнать другие черты их генома, в том числе то, как яйцекладущие «потеряли» гены, которые отвечают за производство эмали зубов и распознавание горького вкуса.