Загадочные гены пережили эволюцию морских организмов

В ходе эволюции генетические "чертежи" существ меняются. Однако в генетическом материале до сих пор сохраняются фрагменты от самых древних предков вида.

В недавней публикации в журнале Genomics исследователь из Университета Карнеги-Меллон Сёрша Фоли и её коллеги обнаружили 14 генов, которые могут пролить свет на происхождение морской жизни.

Неожиданная находка

"Мы обнаружили набор генов с неизвестными функциями, у которых нет известных белковых доменов, — сказала Фоли. — Они распространены среди ряда морских организмов и являются очень древними. Это было действительно удивительно".

Фоли, первый автор статьи, является старшим биоинформатиком в Echinobase — веб-ресурсе, предоставляющем доступ к геномным, экспрессионным и функциональным данным исследований морских звёзд, голотурий, морских ежей и других иглокожих.

Иглокожие как эволюционная модель

"С эволюционной точки зрения иглокожие — древняя группа и хорошее представление о рано появившихся животных. Они дают несложный взгляд на то, как может возникнуть группа животных", — пояснила Фоли.

Исследователи использовали филогеномные подходы для поиска ортологичных генов (генов из разных видов, происходящих от общего предкового гена) с неизвестной функцией среди иглокожих. Затем этот набор данных использовали для идентификации генов, имеющих общее предковое происхождение у других морских животных, таких как губки, актинии и асцидии. У наземных животных, таких как люди, мухи или мыши, этих генов не оказалось.

Распространение и происхождение

"Мы выяснили, что специфических для линии иглокожих генов не существует, — заявила Фоли. — Подавляющее большинство генов имеет связь с другими животными за пределами типа иглокожих".

Все 14 генов были обнаружены у трёх видов иглокожих:

• Морская лилия (Anneissia japonica)
• Терновый венец (Acanthaster planci)
• Пурпурный морской ёж (Strongylocentrotus purpuratus)

Команда из Барселоны (Анна Власова, Марина Марсет-Хубен и Тони Габальдон) создала генеалогическое древо, используя каждый ген пурпурного морского ежа, чтобы показать его связь с генами других видов.

"Тот факт, что гены настолько древние и обнаружены только у морских организмов, предполагает, что они выполняют как минимум специфическую для морской среды функцию, — отметила Фоли. — Если бы это было не так, они были бы достаточно старыми, чтобы от них избавиться к настоящему моменту".

Значение и будущие исследования

"Гены, которые мы идентифицировали, древние и консервативны среди морских животных, и они будут ключевыми для понимания того, как возникают новые линии без необходимости приобретения новых наборов генетических инструментов", — сказал Габальдон.

Следующим шагом будет изучение некоторых из 14 генов в лабораторных условиях, чтобы попытаться обнаружить их функции. Это может включать работу с пурпурными морскими ежами или другим часто изучаемым видом, например, морской звездой Patiria miniata.