Ученые расшифровали геном золотой рыбки — это поможет понять эволюцию и здоровье человека
Генетики из Национального исследовательского института генома человека (NHGRI) под руководством доктора Шона Бёрджесса полностью секвенировали геном золотой рыбки (Carassius auratus). Результаты, опубликованные 24 июня в журнале Science Advances, стали основой для сравнительной геномики с близкородственным видом — обыкновенным карпом.
Зачем нужен геном золотой рыбки?
- Сравнительный анализ: Золотая рыбка и карп разделились как виды около 60 миллионов лет назад — примерно на том же эволюционном расстоянии, что мыши и люди. Сравнение их геномов позволит лучше понять организацию и регуляцию генов.
- Модель для изучения: Геном золотой рыбки также добавит ценности эталонному геному данио-рерио (zebrafish), который широко используется в биомедицинских исследованиях.
Как секвенировали геном?
На работу у команды из 15 человек ушел примерно год — несопоставимо меньше, чем десятилетний проект "Геном человека".
- Технология: Использовали секвенатор PacBio RS II, который считывает длинные непрерывные фрагменты ДНК.
- Объем данных: Геном золотой рыбки содержит 2 миллиарда "букв" (химических оснований), для сравнения — человеческий геном содержит 3 миллиарда.
Научная ценность: от декоративных признаков до болезней человека
Расшифровка генома открывает несколько ключевых направлений исследований:
Понимание регуляции генов: Ученые хорошо умеют находить мутации, которые меняют структуру белка. Но сложнее понять, какие последовательности ДНК контролируют включение и выключение генов (генную регуляцию). Сравнение геномов золотой рыбки и карпа поможет выявить эти "правила".
Связь генов и признаков: Золотые рыбки имеют более 200 декоративных разновидностей (двойной хвост, небесное око и др.), выведенных за 1000 лет селекции. Идентифицировав гены, отвечающие за эти признаки, можно искать их аналоги в геноме человека для изучения, например, положения глаз или пигментации кожи.
Модель эволюции:
- Селекция: Длительная история искусственного отбора человеком.
- Дупликация генома: Предки золотой рыбки и карпа пережили удвоение всего генома после отделения от данио-рерио. Теперь у них по четыре копии каждого гена вместо двух. Это позволяет одной копии меняться и эволюционировать, не нанося вреда организму, что является естественным аналогом лабораторных "нокаутных" исследований.
Перспективы
Полная последовательность генома золотой рыбки находится в открытом доступе. Бёрджесс называет ее "фундаментом для захватывающей науки".
Уже сейчас биоинформатик доктор Зелин Чен, сравнивая геномы, находит гены, изменившие свою функцию. Эти открытия подтверждают практическую ценность проекта.
"Что важно как для нашего здоровья, так и для долгосрочного выживания, — это понимание всех животных в экосистеме и более широкой паутины жизни", — отмечает Шон Бёрджесс.