Геномный анализ раскрывает тайну черепах

Черепахи всегда считались эволюционными "странниками". У них отсутствует характерное для амниот отверстие в черепе (височное окно), структура панциря отличается от других бронированных четвероногих (например, броненосцев), а лопатки расположены внутри, а не снаружи грудной клетки.

Международная исследовательская группа под руководством Наоки Ири из Центра биологии развития RIKEN с помощью геномного анализа показала, что черепахи наиболее тесно связаны с крокодилами и птицами. Их эмбриональное развитие следует "модели песочных часов" в эмбриологии позвоночных.

Установление родства через геном

Эволюционные связи традиционно устанавливали, сравнивая анатомические особенности. Из-за несоответствий с традиционными линиями положение черепах было неясным, существовало как минимум три гипотезы их эволюции.

Команда, включавшая исследователей из BGI и проекта Ensembl, решила определить эволюционное положение черепах на основе их генома, который сохраняет информацию, восходящую к предкам. Для этого они секвенировали и проанализировали геномы двух разных видов — китайской мягкотелой черепахи и зелёной морской черепахи — и сравнили данные с другими позвоночными.

Результаты анализа

• Ближайшие родственники: Анализ чётко подтвердил, что ближайшие эволюционные родственники черепах — крокодилы и птицы. Разделение линий произошло около 250 миллионов лет назад.
• Органы чувств: В геноме черепах обнаружено большое количество обонятельных рецепторов, но мало вкусовых. Это говорит о потенциально развитом обонянии.
• Формирование панциря: Исследование активности генов во время эмбрионального развития показало, что формирование панциря (преобразование позвонков и рёбер) сопровождается активностью генов, обычно связанных с образованием конечностей.

Модель развития "песочные часы"

Несмотря на уникальные черты, черепахи следуют той же базовой "модели песочных часов", что и многие другие позвоночные. Хотя их ранние и поздние стадии эмбрионального развития уникальны, между ними эмбрионы проходят через "бутылочное горлышко" — филотипическую стадию, когда закладывается типичный для позвоночных план строения тела.

Это означает, что черепахи не начинают развиваться как специализированные животные с самого начала. Сначала они развиваются как базовые позвоночные, и лишь позже вступают в специфическую для черепах фазу развития.

"Мы ещё не знаем, какое разнообразие животных следует этой модели песочных часов и почему они её приобрели. Это вопросы, которыми я хочу заняться дальше", — говорит Наоки Ири.