Симфония генов
Одно из самых удивительных открытий в исследовании геномов — то, что последний общий предок всех многоклеточных животных (живший около 600 миллионов лет назад) уже обладал чрезвычайно сложным геномом. Многие из этих древних генов до сих пор можно найти у современных видов (например, у человека). Однако долгое время было неясно, имело ли расположение этих генов в геноме также определённую функцию. В недавнем исследовании, опубликованном в Nature Ecology and Evolution, биологи под руководством Олега Симакова и Ульриха Технау показали, что ключевую роль в ходе эволюции животных играли не только отдельные гены, но и их расположение в геноме.
Геномы хранят инструкции по построению организма. Часто с определёнными функциями связывают лишь отдельные гены. Однако геном определяет не только единичные гены, но и их расположение на ДНК. Примечательно, что многие из таких расположений сохранились с генома общего предка губок и человека, жившего более 600 миллионов лет назад. Тем не менее, их потенциальная функция долгое время ускользала от учёных.
Что раскрывает расположение генов
В своей текущей работе команда из отдела молекулярной эволюции и развития Венского университета получила первые данные по этому вопросу. Используя сравнительный геномный анализ, исследователи реконструировали эволюционно консервативные расположения генов у животных и изучили их активность в разных типах клеток.
Они смогли показать, что гены, которые у нескольких видов всегда присутствуют вместе в геноме, также имеют тенденцию быть активными в одних и тех же клетках. Например, три гена, которые на протяжении 600 миллионов лет были соседними у нескольких видов (например, у губок или стрекающих), в основном активны в клетках пищеварительного типа.
«Типы клеток у животных могут быть охарактеризованы не только отдельными генами, но и специфическими расположениями генов, и разные типы клеток также способны обращаться к разным регионам в геноме», — объясняет эволюционный биолог Олег Симаков.
Кроме того, команда отметила, что определённые типы клеток, по-видимому, используют такие консервативные регионы больше, чем другие, и, таким образом, могут представлять очень древние функции.
Результаты показывают, что важную роль в эволюции сыграли не только потеря генов или появление новых генов, но и изменения в расположении генов в геноме. «Таким образом, исследование открывает далеко идущую перспективу для изучения функций этих регионов в соответствующих типах клеток», — заключает Симаков.