Исследователь использует гены для картирования эволюции видов
Гены, будь то у обезьян или у деревьев, на которых они живут, являются рассказчиками происхождения видов, согласно утверждению доцента по наукам об экосистемах и управлению в Техасском университете A&M.
Доктор Клаудио Казола, лесной геномик, анализирует большие молекулярные наборы данных — в основном последовательности ДНК геномов — для определения закономерностей эволюции генов.
Его исследование ДНК было опубликовано в двух журналах: Nature и Nature Genetics. Статья в Nature посвящена гиббонам, а в Nature Genetics — обыкновенной игрунке, маленькой южноамериканской обезьяне, важной для биомедицинских исследований.
Хотя его текущая позиция направлена на изучение генетики и геномики сосен и других экономически и экологически значимых видов деревьев, работа для этих статей очень похожа.
Сравнительный анализ генов
Ключевой аспект его работы — сравнительный анализ генетических данных. Изучая, какие гены стали более многочисленными или были утеряны у одного вида по сравнению с другим, можно сделать выводы о молекулярной основе некоторых биологических различий между этими видами.
Исследования геномов приматов
Цели исследований геномов гиббонов и игрунки включают:
- Улучшение знаний о генетике приматов для понимания эволюции человека, его биологии и молекулярных причин заболеваний.
- Улучшение знаний о биологии этих животных и создание лучших молекулярных инструментов для сохранения исчезающих видов.
Гиббоны
Гиббоны пережили уникально высокий уровень хромосомных разрывов и слияний среди приматов. В статье Nature представлена сборка генома самки северного белощёкого гиббона. Обнаружены специфичные для гиббонов ретротранспозоны — короткие последовательности ДНК, способные создавать множество копий себя, — которые могут быть вовлечены в хромосомные перестройки у гиббонов (элементы LAVA).
Важный вывод: Сравнительный анализ показал, что, в отличие от высокого уровня хромосомных перестроек, дупликации и потери генов у гиббонов не были особенно повышенными. Это говорит о том, что процесс, ответственный за хромосомные перестройки, не ускорил обновление генов.
Обыкновенная игрунка
В работе с геномом обыкновенной игрунки было идентифицировано сотни событий дупликации и потери генов, произошедших за последние 40 миллионов лет. Также обнаружены несколько генов, которые были утеряны в ходе эволюции человека, но всё ещё присутствуют у этой обезьяны и других млекопитающих.
Вызовы в геномике деревьев
Геномы сосен содержат от 20 до 35 миллиардов пар оснований («букв»). Это в 7–11 раз больше размера человеческого генома, что делает их расшифровку гораздо более сложной. Однако геномы нескольких видов сосен и елей уже секвенированы, включая сосну ладанную — основную коммерческую лесную породу на юго-востоке США.
Текущие и будущие цели
Исследования Казолы уже используют эти ресурсы и сосредоточены на:
- Улучшении последовательности генома сосны ладанной.
- Разработке лучших способов сборки коротких последовательностей ДНК в сотрудничестве с исследователями из Техасского университета A&M, Лесной службы Техаса A&M и Южной исследовательской станции Лесной службы USDA.
- Создании генетических инструментов для улучшения качества древесины коммерческих сосен и потенциального получения более устойчивых к засухе и вредителям деревьев с помощью селекции.
Заключение
«Мне всегда нравилось копаться в геномных данных, чтобы выяснить, как эволюционировали гены и виды. Теперь я могу применить эту информацию, чтобы понять, как сосны адаптировались к своей среде, и, надеюсь, это превратится в инструменты, которые помогут сдержать последствия изменения климата для некоторых наших лесов».