Фото: © Дэниел Дж. Филд

Замороженный фрагмент генома изменил представление об эволюции птиц

65 миллионов лет назад огромный метеорит обрекал на гибель большинство динозавров. Но не всех. После события вымирания птицы — технически, сами динозавры — процветали.

Ученые потратили столетия, пытаясь организовать и отсортировать около 10 000 видов птиц в одно четкое генеалогическое древо, чтобы понять, как последние выжившие динозавры заполнили небо. Секвенирование ДНК должно было упростить задачу, как это было сделано для бесчисленного множества других видов.

В паре новых исследовательских работ, опубликованных 1 апреля, ученые показывают, что другое событие 65 миллионов лет назад ввело их в заблуждение относительно истинной семейной истории птиц. Они обнаружили, что участок одной хромосомы провел миллионы лет в замороженном состоянии и отказался смешиваться с соседней ДНК, как это должно было быть.

Этот раздел, составляющий всего 2% птичьего генома, убедил ученых в том, что большинство птиц можно разделить на две основные категории, причем фламинго и голуби являются эволюционными родственниками. Более точное генеалогическое древо, которое учитывает вводящий в заблуждение участок генома, выделяет четыре основные группы и идентифицирует фламинго и голубей как более отдаленных родственников.

«Моя лаборатория занимается этой проблемой эволюции птиц дольше, чем я хочу думать, — рассказывает Эдвард Браун, доктор философии, старший автор статьи, опубликованной в Трудах Национальной академии наук, и профессор биологии Университета Флориды. — Мы понятия не имели, что существует большой фрагмент генома, который ведет себя необычно. Мы как бы наткнулись на это «.

Браун руководил международной группой сотрудников во главе с Сиавашем Мирарабом, профессором компьютерной инженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего, которые опубликовали свои доказательства того, что этот липкий фрагмент ДНК запутал истинную историю эволюции птиц. Мирараб и Браун также внесли свой вклад в сопутствующую статью, опубликованную в Nature, в которой описывается обновленное генеалогическое древо птиц, разработанное Джозефином Стиллером из Копенгагенского университета.

Обе статьи являются частью проекта B10K по геномике птиц, возглавляемого Гоцзе Чжаном из Чжэцзянского университета, Эрихом Джарвисом из Рокфеллеровского университета и Томом Гилбертом из Копенгагенского университета.

Десять лет назад Браун и его сотрудники составили генеалогическое древо Neoaves, группы, включающей подавляющее большинство видов птиц. Основываясь на геномах 48 видов, они разделили неоавов на две большие категории: голуби и фламинго в одной группе, все остальные — в другой. При повторении аналогичного анализа в этом году с использованием 363 видов появилось другое генеалогическое древо, которое разделило голубей и фламинго на две отдельные группы.

Имея в руках два взаимоисключающих генеалогических древа, ученые отправились на поиски объяснений, которые могли бы подсказать им, какое древо правильное.

«Когда мы посмотрели на отдельные гены и на то, какое дерево они поддерживали, внезапно выяснилось, что все гены, которые поддерживают более старое дерево, находятся в одном месте. С этого все и началось «, — поясняет Браун.

Исследуя это место, команда Брауна заметила, что оно не было так перемешано, как должно было быть за миллионы лет полового размножения. Как и люди, птицы объединяют гены отца и матери в следующем поколении. Но и птицы, и люди сначала смешивают гены, унаследованные ими от своих родителей, при создании спермы и яйцеклеток. Этот процесс называется рекомбинацией, и он максимизирует генетическое разнообразие вида, гарантируя, что нет двух совершенно одинаковых братьев и сестер.

Команда Брауна обнаружила доказательства того, что один участок одной хромосомы птицы подавлял этот процесс рекомбинации в течение нескольких миллионов лет, примерно в то время, когда исчезли динозавры. Неясно, связаны ли событие вымирания и геномные аномалии.

Результатом стало то, что фламинго и голуби выглядели похожими друг на друга на этом фрагменте замороженной ДНК. Но, принимая во внимание полный геном, стало ясно, что две группы имеют более отдаленное родство.

По словам ученых, подобная тайна может скрываться и в геномах других организмов.

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Наблюдение за птицами может улучшить психическое здоровье и способствовать благополучию

50 Исследование, опубликованное в 2024 году, показывает, что даже полчаса наблюдения за птицами могут сделать нас счастливее, здоровее и способствовать более глубокой связи с природой. Мы уже знаем, что слушание птиц в течение дня положительно …