Проект «Геном приматов» раскрывает скрытые секреты эволюции приматов
Международный консорциум ученых из Чжэцзянского университета, Куньминского института зоологии, Северо-Западного университета, Юньнаньского университета, Орхусского университета и BGI-Research представил результаты первого этапа масштабного проекта. Исследования опубликованы в специальном выпуске журнала Science, а также в Nature Ecology & Evolution и Science Advances.
В рамках программы получены высококачественные референсные геномы 50 видов приматов, из которых 27 были секвенированы впервые. Эти данные дают новое понимание процессов видообразования, геномного разнообразия, социальной эволюции, половых хромосом и эволюции мозга и других биологических признаков.
Крупномасштабные филогеномные исследования раскрывают генетические механизмы эволюции приматов
Сравнительный анализ геномов 50 видов приматов, представляющих 38 родов и 14 семейств, позволил построить высокоточную филогению. По оценкам ученых, возникновение венца приматов (crown primates) произошло между 64.95 и 68.29 миллионами лет назад, что совпадает с границей мелового и палеогенового периодов.
Исследование выявило тысячи генов-кандидатов, подвергшихся адаптивному естественному отбору на разных ветвях филогении. Среди них — гены, важные для развития нервной, скелетной, пищеварительной и сенсорной систем.
«Удивительно, что так много геномных изменений, затрагивающих гены, связанные с мозгом, произошло у общего предка группы обезьян (simian), которая включает обезьян Нового Света, Старого Света и человекообразных обезьян», — отмечает Гоцзе Чжан. Эти инновации, возникшие глубоко в прошлом, могли подготовить почву для дальнейшей эволюции уникальных человеческих черт.
Распространенное неполное сортирование линий проливает свет на видообразование и отбор
Исследование показало, что явление неполной сортировки линий (incomplete-lineage sorting, ILS) часто происходило на всех 29 основных узлах предков приматов, причем на некоторых узлах ILS затронуло более 50% генома.
«Генетический процесс диверсификации не следует древовидной топологии, как мы обычно представляем видообразование; он больше похож на сложную сеть», — говорит Гоцзе Чжан.
Также обнаружено, что ILS на X-хромосоме снижено сильнее, чем на аутосомах, по сравнению с ожидаемым при нейтральной эволюции. Это указывает на большее влияние естественного отбора на X-хромосому в ходе эволюции приматов.
Используя ILS, ученые провели молекулярное датирование событий видообразования без калибровки по ископаемым останкам. Новые датировки оказались высоко согласованными с данными палеонтологической летописи.
События гибридного видообразования
Используя полногеномные данные, команда обнаружила, что серый ринопитек (Rhinopithecus brelichi) является видом-потомком гибридизации между золотистым ринопитеком (R. roxellana) и общим предком черно-белого (R. bieti) и черного (R. strykeri) ринопитеков.
«Насколько нам известно, это первый зарегистрированный случай гибридного видообразования у приматов», — заявляет Ли Юй.
Исследование также выявило ключевые гены у R. brelichi, унаследованные от каждого из родительских видов, которые могли способствовать мозаичной окраске шерсти этого вида и, вероятно, способствовали презиготической репродуктивной изоляции гибридного вида от родительских линий.
Междисциплинарный подход раскрывает генетические механизмы социальной сложности у азиатских лангуров
Исследование на модели азиатских тонкотелых обезьян (colobine monkeys) выявило сильную корреляцию между температурой окружающей среды и размером группы у вида. Виды приматов, живущие в более холодных условиях, склонны образовывать более крупные группы. Древние ледниковые периоды стимулировали социальную эволюцию, способствуя объединению расселяющихся видов курносых обезьян (odd-nosed monkeys) в сложные многоуровневые социальные структуры.
В ходе этого перехода у курносых обезьян наблюдался положительный отбор по многим генам, связанным с адаптацией к холоду и нервной системой.
«У курносых обезьян, по-видимому, более длительная связь между матерью и детенышем, что, вероятно, повышало выживаемость потомства в холодной среде. Рецепторы DA/OXT являются важными нейрогормонами, опосредующими социальные связи. Этот сигнальный путь был усилен у курносых обезьян и способствовал социальной привязанности, сплоченности и кооперации среди взрослых особей этого вида», — поясняет Сяо-гуан Ци.