Ключевые части Y-хромосомы белого медведя расшифрованы

Впервые команда учёных под руководством профессора Акселя Янке из Исследовательского центра биоразнообразия и климата Зенкенберга реконструировала часть мужской хромосомы (Y-хромосомы) у белых медведей. Учёные смогли отнести 1,9 миллиона пар оснований специфически к Y-хромосоме белого медведя. В исследовании, опубликованном в журнале Genome Biology and Evolution, они показывают, что более 100 000 лет назад мужские линии белых медведей разделились и развились в две отдельные генетические группы.

Изучить эволюцию этого арктического обитателя сложно: их останки редко находят. «Чтобы получить представление об эволюционном развитии Ursus maritimus, мы используем генетику вместо окаменелостей», — объясняет профессор Аксель Янке.

Впервые эволюционный генетик и его аспирант Тобиас Бидон реконструировали значительные части Y-хромосомы белого медведя. «В эту эпоху биологической революции можно довольно быстро и экономично секвенировать весь геном организма», — говорит Янке. Однако до сих пор такие масштабные проекты по геному в основном ограничивались самками, игнорируя особую хромосому самцов — Y-хромосому. Бидон поясняет: «Это довольно удивительно, поскольку Y-хромосома — важная часть генома млекопитающих. Это единственный генетический материал, который передаётся от самца к самцу, что даёт уникальное представление об эволюционной истории и динамике популяции».

Изучив миллиарды небольших анонимных последовательностей, франкфуртская исследовательская группа смогла идентифицировать те фрагменты-«пазлы», которые связаны с Y-хромосомой белого медведя. Их усилия стали возможны благодаря тому, что у самцов присутствует только одна копия Y-хромосомы, а у самок она отсутствует. «Используя это свойство геномов млекопитающих и биоинформатику, мы смогли идентифицировать 1,9 миллиона пар оснований в генетическом материале самцов белых медведей», — добавляет Янке.

Эволюционный анализ почти двух миллионов нуклеотидов Y-хромосомы позволил учёным выявить две генетические группы мужских линий белых медведей, которые, согласно расчётам команды, начали развиваться отдельно более 100 000 лет назад. «Сегодня особи из обеих генетических групп встречаются в различных арктических регионах — от Аляски до Шпицбергена», — говорит Бидон. Это подтверждает идею о том, что белые медведи перемещаются на огромные расстояния и распространяют свой генетический материал по всей Арктике.

Янке даёт следующий прогноз для будущих проектов: «Мы будем использовать наш биоинформатический подход для реконструкции больших частей Y-хромосомы из других мужских геномов, чтобы изучать отцовское наследование и миграцию с мужской точки зрения».