Ученые получили новые данные об эволюционной истории и сохранении дельфинов
Исследователи из Нанкинского педагогического университета и BGI представили оригинальное геномное исследование байцзи, или китайского речного дельфина (Lipotes vexillifer). Исследование дает новое представление о генетических и эволюционных адаптациях дельфинов и предоставляет ценные ресурсы для сохранения млекопитающих, в частности китообразных. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Байцзи, прозванный «Богиней Янцзы», считался местными рыбаками и моряками богиней-защитницей. К сожалению, в последние десятилетия популяция этого вида резко сократилась, в основном из-за антропогенного воздействия. Байцзи стал одним из самых известных видов в водной консервации, но большинство усилий по его сохранению потерпели неудачу.
В этом исследовании ученые представили высококачественный черновой геном и три повторно секвенированных генома байцзи с использованием технологии секвенирования нового поколения. Сравнительный геномный анализ показал, что у китообразных (байцзи и афалины) молекулярные часы идут медленнее, чем считалось ранее.
Дальнейший анализ выявил значительное расширение генов, участвующих в активности оксидоредуктаз, связывании трехвалентного железа, метаболических процессах и активности АТФазы. В то же время гены, связанные с активностью обонятельных рецепторов, сократились наиболее значительно. Исследователи предполагают, что эти изменения могут быть связаны с базовыми физиологическими потребностями для жизни под водой, такими как перенос кислорода и сенсорное восприятие.
Ученые обнаружили множество факторов, связанных с водными адаптациями китообразных, включая гены, подвергшиеся положительному отбору (PSGs), и некоторые функциональные изменения. Одно из заметных открытий заключается в том, что PSGs в линии байцзи также участвуют в репарации ДНК и реакции на повреждение ДНК, что ранее не отмечалось в исследованиях млекопитающих или дельфинов.
Независимое происхождение эхолокации у зубатых китов и эхолоцирующих летучих мышей — классическая модель конвергентной эволюции. При идентификации генов, демонстрирующих конвергентную эволюцию у байцзи и летучей мыши, исследователи обнаружили, что девять генов (включая SLC26A5, TMC1 и DFNB59) эволюционировали с ускорением, а 17 генов содержали параллельные аминокислотные изменения у эхолоцирующих млекопитающих.
По сравнению со всеми другими известными геномами млекопитающих, у байцзи также обнаружено значительно меньшее количество гетерозиготных однонуклеотидных полиморфизмов (SNPs). Реконструкция демографической истории байцзи показала, что «бутылочное горлышко» популяции произошло ближе к концу последнего дегляциала — периода, совпадающего с быстрым падением температуры и повышением уровня моря.
Фэнмин Сунь, руководитель проекта из BGI, заявил: «Мы не только обнаружили особые эволюционные характеристики байцзи, но и выяснили, что функциональное вымирание этого вида в основном связано с деятельностью человека. Высококачественный черновой геном байцзи станет ценным ресурсом для изучения генетических механизмов вымирания видов и внесет большой вклад в защиту исчезающих видов».