Скрыто в генетике: раскрыты эволюционные связи двух групп древних беспозвоночных

Камптозои (Kamptozoa) и мшанки (Bryozoa) — это два типа мелких водных беспозвоночных. Они родственны улиткам и моллюскам (вместе — моллюски), щетинкочелюстным червям, дождевым червям и пиявкам (вместе — кольчатые черви) и немертинам (ленточным червям). Однако их точное положение на древе жизни и степень родства с другими животными долгое время оставались загадкой для эволюционных биологов. Предыдущие исследования постоянно меняли их позицию. Более того, хотя изначально камптозои и мшанки считались одной группой, позже их разделили на основе внешнего вида и анатомии.

Теперь, используя передовые технологии секвенирования и мощный вычислительный анализ, учёные из Окинавского института науки и технологий (OIST) в сотрудничестве с коллегами из Санкт-Петербургского и Цукубского университетов выяснили, что эти два типа отделились от моллюсков и червей раньше, чем предполагалось, и действительно образуют отдельную группу.

Высококачественные данные для давнего вопроса

«Мы показали, что, используя высококачественные транскриптомные данные, мы можем дать ответ на давний вопрос в рамках возможностей современных технологий», — заявил доктор Константин Халтурин, ведущий автор статьи в Science Advances.

Транскриптом — это результат транскрипции генома, его «отражение», записанное в РНК. Генетическая информация различается у видов: близкородственные виды имеют схожую информацию, а большее эволюционное расстояние ведёт к большим различиям.

Проблема загрязнения и новый уровень качества

Поскольку камптозои и мшанки близки к моллюскам, кольчатым червям и немертинам, даже небольшие ошибки в данных или их недостаток могут привести к неверному размещению на эволюционном дереве. Кроме того, при сборе этих крошечных животных легко захватить другие организмы (например, водоросли), что загрязняет образец. Исследователи тщательно избегали загрязнения и дополнительно проверили наборы данных на наличие РНК водорослей и мелких животных.

Всего учёные отсеквенировали транскриптомы четырёх видов камптозоев и двух видов мшанок, но с гораздо более высоким качеством, чем ранее. Если в прошлых исследованиях полнота данных составляла 20–60%, то в этой работе она превысила 96%.

Подтверждение гипотезы XIX века

Используя эти транскриптомы, исследователи предсказали белки и сравнили их с аналогичными данными 31 другого вида (как близкородственных, так и отдалённых, например, лягушек, морских звёзд, насекомых и медуз). Высокое качество данных позволило сравнить множество различных генов и белков одновременно.

«Наш главный вывод в том, что эти два типа принадлежат друг другу, — сказал доктор Халтурин. — Этот результат изначально был предложен в XIX веке биологами, которые группировали животных по внешнему виду».

Доктор Халтурин отметил, что теперь этот вопрос решён с максимальной доступной точностью, и подчеркнул, что полученный набор данных может помочь ответить и на другие фундаментальные эволюционные вопросы.