Расшифровка генома морской губки проливает свет на происхождение животных и болезней

Международная команда ученых под руководством профессора Бернарда Дегнана из Школы биологических наук Университета Квинсленда секвенировала первый геном морского животного из австралийских вод — губки Amphimedon queenslandica с Большого Барьерного рифа.

Исследование, опубликованное в Nature, дает беспрецедентное понимание происхождения животного царства и показывает, как древние гены связаны с биологией и здоровьем человека.

Ключевые открытия:

• Общий предок: Все современные животные, от губок и кораллов до бабочек и людей, произошли от древнего общего предка, существовавшего более 600 миллионов лет назад. Этот предок обладал основными генетическими "строительными блоками" для многоклеточности.
• Неожиданная сложность: Геном простой губки оказался невероятно сложным. Он включает все семейства генов, необходимые для развития и функционирования сложных животных, включая человека. Более 90% генов, ассоциированных с заболеваниями человека, уже присутствовали у животных 600+ миллионов лет назад.
• Геномные инновации: Геномные особенности, лежащие в основе ключевых аспектов животной жизни (половое размножение, развитие, рост и дифференцировка клеток, включая стволовые клетки, иммунитет), возникли гораздо раньше, чем считалось — за десятки или даже сотни миллионов лет до Кембрийского взрыва (~530 млн лет назад).
• Функциональная консервативность: Ученые смогли заставить определенные гены губки функционировать в клетках плодовой мушки, лягушки и даже человека, что демонстрирует их фундаментальную роль для всех животных.
• Связь с болезнями: Дисфункция этих древних механизмов лежит в основе современных болезней, таких как рак (сбой контроля над многоклеточностью) и аутоиммунные расстройства (нарушение распознавания "своего" и "чужого").

Практическое значение и уникальные свойства губок:

• Стволовые клетки: Губки обладают "идеальными" стволовыми клетками. Любая взрослая клетка губки может стать стволовой и преобразоваться обратно в любой тип клеток. Их изучение может помочь в исследованиях биологии стволовых клеток человека.
• Биоактивные соединения: Губки синтезируют множество сложных биоактивных соединений, представляющих прямой интерес для фармацевтической промышленности.
• Биофабрикация: Губки способны производить высококачественные, сверхпрочные стеклянные волокна непосредственно из морской воды при комнатной температуре и экологически безопасным способом, что представляет интерес для сферы коммуникаций и материаловедения.

Справка:

• Это первый морской геном, секвенированный в Южном полушарии.
• Проект финансировался Австралийским исследовательским советом и Объединенным институтом генома Министерства энергетики США.