Первый геном коралловой рыбы

Секвенирование генома организма позволяет исследовать его уникальный генетический состав, эволюционные связи с другими существами и адаптацию к среде обитания. Исследователи из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии секвенировали первый геном рифовой рыбы — чернохвостой рыбы-бабочки (Chaetodon austriacus). Этот вид-эндемик Красного моря считается индикатором здоровья кораллов.

Хотя геномы уже секвенированы для модельных видов, таких как данио-рерио, используемый в медицинских исследованиях, публично доступных геномов для природных популяций тропических рифовых рыб до сих пор не было. Майкл Берумен, Джозеф ДиБаттиста и их междисциплинарная команда в KAUST решили заполнить этот значительный пробел в геномных данных рыб.

"Чернохвостая рыба-бабочка имеет один из самых ограниченных ареалов среди всех рыб-бабочек, в основном сконцентрированный в северной и центральной частях Красного моря, — объясняет ДиБаттиста. — Следовательно, она, вероятно, развила уникальные геномные адаптации к этой среде".

Выявление этих генетических механизмов также может помочь предсказать, как другие морские организмы смогут адаптироваться к сложным условиям моря в будущем.

Сложность сборки генома

Команда столкнулась со значительной задачей при секвенировании нового генома, отчасти потому, что у них не было референсных геномов близкородственных рыб для сравнения. Они взяли образцы жаберных нитей у дикой рыбы-бабочки и сгенерировали смесь фрагментов ДНК или "ридов".

"Затем мы предприняли серию шагов, чтобы выяснить, какие риды связаны друг с другом и как они перекрываются в целом, — объясняет Берумен. — Представьте, что вы пытаетесь восстановить длинную книгу из крошечных сегментов, состоящих из нескольких сотен символов, каждый из которых взят из случайной части этой книги. Это очень быстро становится проблемой компьютерной науки, поскольку сделать это вручную невозможно. Большинство геномов рыб состоят примерно из миллиарда пар оснований, или книги с миллиардом символов в нашей аналогии!"

Берумен обратился за биоинформатической экспертизой к группе Мануэля Аранды в Центре вычислительных бионаук KAUST. После сборки генома команда проанализировала его, чтобы убедиться в его корректности, например, проверив наличие генов, ранее идентифицированных у других организмов.

Результаты и перспективы

Итоговый высококачественный геном включает 28 926 белок-кодирующих генов. Команда надеется, что их геном позволит провести исследования коэволюции видов рифовых рыб и сравнения последовательностей генов у близкородственных рыб в Индо-Тихоокеанском регионе.

Геном также может помочь сократить торговлю дикими рифовыми рыбами, поскольку специалисты по аквакультуре, возможно, смогут использовать эти данные для выведения новых видов, толерантных к условиям аквариума, чтобы удовлетворить рыночный спрос на декоративных рыб.