Геномы блюдечка, пиявки и червя проливают свет на лофотрохозоев

Новое исследование в журнале Nature представляет три первых генома из обширной и малоизученной части животного царства, которая включает до четверти морских видов Земли. Опубликовав геномы пиявки, морского червя и морского моллюска-блюдечка, учёные из Университета Райса, Калифорнийского университета в Беркли и Объединённого института генома Министерства энергетики США (JGI) более чем вдвое увеличили число геномов из разнообразной группы животных — лофотрохозоев.

Лофотрохозои — это разнообразная группа животных, включающая моллюсков (улитки, двустворчатые, осьминоги) и кольчатых червей (пиявки, дождевые черви). Их эволюционная история, как и у людей, восходит к первым многоклеточным существам, но ветвь лофотрохозоев отделилась от ветви, ведущей к человеку, более 500 миллионов лет назад.

"Большинство животных, включая людей, имеют билатерально-симметричный план тела. Всех билатеральных можно разделить на три крупные группы, или клады. Лофотрохозои — одна из них", — пояснил соавтор Николас Путнам. — "Когда мы посмотрели на все секвенированные геномы, оказалось, что только два принадлежали лофотрохозоям. Это оставляло огромный пробел, и наша цель — заполнить часть этого белого пятна".

Секвенирование для нового исследования выполнили в JGI. Три новых секвенированных вида:

• Capitella teleta — морской червь.
• Helobdella robusta — пресноводная пиявка.
• Lottia gigantea — крупный морской моллюск-блюдечко.

Почти все опубликованные геномы принадлежат самым изученным кладам: вторичноротым (люди и другие позвоночные) и линяющим (насекомые). Ранее были картированы лишь два генома лофотрохозоев, и оба — паразитических червей, которые не репрезентативны для большинства видов клады.

Группа Путнама разработала новые вычислительные инструменты для сравнения трёх новых геномов с сотнями известных, включая геном человека и модельных организмов (например, плодовой мушки). Эти инструменты помогли отследить эволюционные изменения в конкретных группах генов.

"Используя эти инструменты, мы фокусируемся на той части эволюционного дерева, где произошли конкретные мутации", — сказал Путнам. — "Например, мы можем сказать: 'Мутация, переместившая большой участок этой хромосомы, произошла после отделения лофотрохозоев от вторичноротых, но до разделения моллюсков и кольчатых червей'".

На данный момент группа Путнама проследила 17 "предковых групп сцепления" (крупных групп генов, структурно сходных с хромосомами) до последнего общего предка всех билатеральных животных.

"Для нас интересно найти гены, существующие сегодня у разных видов, проследить их до единого гена у общего предка, а затем использовать обнаруженные паттерны для проверки гипотез об эволюционных процессах", — отметил Путнам.

Команде удалось проследить происхождение почти половины генов в трёх новых геномах, и работа продолжается. "Эти исследования учат нас важным урокам о нас самих и других позвоночных. Взгляд на всё животное царство даёт больше ясности в том, что в нашем геноме новое, а что сохранилось от наших древних предков".