Ученые опубликовали геномы птиц, представляющих почти все семейства
С момента появления первых птиц более 150 миллионов лет назад их потомки адаптировались к огромному разнообразию экологических ниш, породив крошечных колибри, ныряющих пеликанов и ярких райских птиц. Сегодня на планете обитает более 10 000 видов птиц, и теперь ученые близки к созданию полного генетического портрета этого разнообразия.
В выпуске журнала Nature от 11 ноября ученые из Смитсоновского института, Копенгагенского университета, BGI-Шэньчжэнь, Калифорнийского университета в Санта-Круз и примерно 100 других институтов представили геномы 363 видов птиц, включая 267, секвенированных впервые. Исследованные виды — от широко распространенных, экономически важных птиц, таких как курица, до малоизвестного хендерсонского погоныша, обитающего только на одном маленьком острове в Тихом океане — представляют более 92% птичьих семейств мира. Данные исследования будут способствовать изучению эволюции птиц и помогут в сохранении исчезающих видов.
Вместе эти данные составляют богатый геномный ресурс, который теперь свободно доступен научному сообществу. Публикация новых геномов — важная веха для проекта Bird 10,000 Genomes Project (B10K). Эта международная коллаборация, организованная исследователями из Национального музея естественной истории Смитсоновского института, Куньминского института зоологии, Института зоологии в Пекине, Копенгагенского университета, Рокфеллеровского университета, BGI-Шэньчжэнь, Университета Кертина (Перт), Медицинского института Говарда Хьюза, Имперского колледжа Лондона и Музея естественной истории Дании, ставит целью секвенировать и опубликовать геном каждого вида птиц на планете.
«B10K, вероятно, самый важный проект из когда-либо проводившихся в изучении птиц», — сказал Гэри Грейвс, куратор отдела птиц Национального музея естественной истории и один из семи организаторов B10K. — «Мы надеемся не только понять филогенетические отношения между основными ветвями древа жизни птиц, но и предоставить огромный объем сравнительных данных для изучения эволюции позвоночных и жизни в целом».
Сравнение геномов разных семейств птиц позволит исследователям B10K и другим ученым изучить, как развивались определенные признаки у разных птиц, а также лучше понять эволюцию на молекулярном уровне. В конечном итоге исследователи B10K стремятся построить полное филогенетическое древо птиц, отражающее генетические связи между всеми современными видами. Эти знания не только раскроют эволюционное прошлое птиц, но и будут иметь жизненно важное значение для будущих природоохранных усилий.
Более 150 орнитологов, молекулярных биологов и специалистов по информатике объединились для получения образцов и анализа более 17 триллионов пар оснований ДНК для семейного этапа проекта B10K. Секвенирование и анализ начались в 2011 году, но данные представляют собой результат нескольких десятилетий работы полевых сборщиков и сотрудников коллекций, которые собирали и сохраняли птиц со всех континентов.
Около 40% вновь секвенированных геномов птиц были получены с использованием образцов тканей, сохраненных в Коллекции генетических ресурсов птиц Национального музея естественной истории, которую Грейвс начал в 1986 году и которая с тех пор стала частью биорепозитория Глобальной геномной инициативы Смитсоновского института.
«Эта масштабная совместная работа предоставила нам набор очень важных геномных ресурсов для сохранения видов», — сказал соавтор Роб Флейшер, глава Центра геномики сохранения Смитсоновского института биологии охраны природы. — «Например, это готовый источник генетических маркеров, полезных для оценки сокращения популяций, определения родства и снижения инбридинга при управлении спасательными популяциями исчезающих видов. Наличие геномов упрощает поиск генов, ответственных за важные признаки выживания, такие как устойчивость к смертельным интродуцированным болезням».
«За 34 года полевых работ и десятки экспедиций мы смогли создать запас высококачественной ДНК, который сделал этот проект возможным», — отметил Грейвс. — «Многие из этих ресурсов были сохранены задолго до разработки технологии секвенирования ДНК, заложены для будущих анализов, которые их собиратели не могли себе представить в то время. Это одна из многих причин, почему коллекции музеев естественной истории и основанные на них исследовательские программы так важны!»
Завершив этап с 363 геномами, проект B10K расширяет усилия, чтобы охватить следующий уровень классификации птиц. На этой фазе команда планирует секвенировать тысячи дополнительных геномов, стремясь представить каждый из примерно 2300 родов птиц.