Każdy współczesny ssak, od dziobaka po płetwala błękitnego, wywodzi się od wspólnego przodka, który żył około 180 milionów lat temu. Nie wiemy zbyt wiele o tym zwierzęciu, ale jego genom został zrekonstruowany dzięki obliczeniom przeprowadzonym przez międzynarodowy zespół badaczy.
- Nasze badania mają ważne implikacje dla zrozumienia ewolucji ssaków i dla działań na rzecz ochrony przyrody - mówi Harris Lewin, profesor ewolucji i ekologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis i główny autor publikacji, która ukazała się w „Proceedings of the National Academy of Sciences” (DOI: 10.1073/pnas.2209139119).
Naukowcy wykorzystali znane sekwencje genomów 32 żyjących gatunków reprezentujących 23 z 26 znanych rzędów ssaków. Chodzi m.in. o DNA ludzi i szympansów, wombatów i królików, manatów, bydła domowego, nosorożców, nietoperzy i łuskowców. Dla porównania w analizie uwzględniono również genomy kurczaka i aligatora. Niektóre z tych genomów są tworzone w ramach Earth BioGenome Project i w ramach innych wielkoskalowych wysiłków związanych z sekwencjonowaniem genomów.
- Rekonstrukcja pokazuje, że przodek ssaków miał 19 chromosomów autosomalnych, które kontrolują dziedziczenie cech organizmu poza tymi kontrolowanymi przez chromosomy sprzężone z płcią – mówi współautorka pracy Joana Damas. Zespół zidentyfikował 1215 bloków genów, które konsekwentnie występują na tym samym chromosomie w tej samej kolejności we wszystkich 32 analizowanych genomach. - Te bloki budulcowe wszystkich genomów ssaków zawierają geny, które są krytyczne dla rozwoju normalnego zarodka - tłumaczy Damas.
Naukowcy znaleźli dziewięć całych chromosomów lub fragmentów chromosomów u przodka ssaków, w których kolejność genów jest taka sama we współczesnych chromosomach ptaków. - To niezwykłe odkrycie pokazuje ewolucyjną stabilność kolejności i orientacji genów na chromosomach w rozszerzonym ewolucyjnie przedziale czasowym ponad 320 milionów lat - mówi Lewin.
Natomiast regiony pomiędzy tymi blokami zawierały więcej powtarzających się sekwencji i były bardziej podatne na złamania, rearanżacje i duplikacje sekwencji, które są głównymi motorami ewolucji genomu.
- Rekonstrukcje genomów naszych przodków są ważne dla interpretacji, gdzie i dlaczego presja selekcyjna była różna. To badanie ustanawia wyraźny związek między architekturą chromatyny, regulacją genów i zachowaniem powiązań - tłumaczy profesor William Murphy z Texas A&M University, który nie brał udziału w badaniach. - To daje podstawy do oceny roli doboru naturalnego w ewolucji chromosomów w całym drzewie genealogicznym ssaków – dodaje.
Badacze byli w stanie śledzić chromosomy przodków ssaków. Odkryli, że tempo rearanżacji chromosomów różniło się między liniami ssaków. Na przykład, w linii przeżuwaczy (prowadzącej do współczesnego bydła, owiec i jeleni) nastąpiło przyspieszenie rearanżacji 66 milionów lat temu.
Wyniki pomogą zrozumieć genetykę stojącą za adaptacjami, które pozwoliły ssakom rozkwitnąć na zmieniającej się planecie w ciągu ostatnich 180 milionów lat – przekonują autorzy.
Źródło: UC Davis, fot. FunkMonk (Michael B. H.), CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
