Отслеживание потока генов в эволюции морских растений

В журнале EPJ Data Science представлен новый метод, позволяющий глубже изучить эволюционную биологию за счёт отслеживания направленности миграции генов. Паоло Масучи из Центра перспективного пространственного анализа Университетского колледжа Лондона (Великобритания) и его коллеги выявили распределение генов, которое претерпело морское растение в ходе эволюции. Они обнаружили, что обмен генами (поток генов) между популяциями растения шёл в западном направлении — из Средиземного моря в Атлантику. Эта методология также может быть использована для оценки потока информации в сложных сетях, включая другие биологические или социальные сети.

Авторы сосредоточились на растении Cymodocea nodosa, обитающем в морской зоне от восточного Средиземноморья до иберийско-африканского атлантического побережья. Они использовали молекулярные маркеры для отслеживания потока генов растения между географически удалёнными популяциями. Целью было выявить эволюционные пути на основе наборов данных, полученных при секвенировании участков некодирующей ДНК растения, называемых микросателлитами.

Предыдущие методы популяционной генетики не позволяли определить направление миграции с помощью таких молекулярных данных. Их статистический анализ требует сложных вычислительных мощностей, что ограничивает возможность исследования простых эволюционных сценариев.

Авторы ограничили анализ набора данных генетических маркеров-микросателлитов теми, что обнаружены в ограниченных островных районах, среди образцов, собранных от Средиземного моря до Атлантики. Затем команда восстановила прошлую историю потока генов на основе географического распределения генетических вариаций.

Масучи и коллеги обнаружили, что поток генов, скорее всего, происходил в западном направлении — из Средиземного моря в Атлантику. Доминирующие средиземноморские генетические вариации проникают в ближайшие атлантические участки, но обратного процесса не наблюдается. Эти выводы подтверждаются естественными свидетельствами и независимым перекрёстным анализом.