Обнаружена общая закономерность в размерах хромосом

Исследователи из Университета штата Канзас, сравнив геномы различных организмов, обнаружили, что у Чарльза Дарвина и плодовой мушки — как и у многих других видов — есть общая генетическая черта.

Их открытие, опубликованное в журнале Molecular Biology and Evolution под названием «Размер хромосом у диплоидных эукариотических видов центрируется на средней длине с консервативной границей», основано на сравнении 886 хромосом у 68 случайно выбранных видов эукариот. Учёные выяснили, что размеры хромосом внутри каждого вида эукариот на самом деле схожи, а не радикально различны, как считалось ранее. Кроме того, хромосомы разных организмов демонстрируют сходную картину распределения.

Поскольку хромосомы являются генетическими строительными блоками организма, эта информация важна для понимания основ биологической эволюции, особенно в генетике и эволюции геномов. Теперь учёные смогут лучше предсказывать эволюционные адаптации организмов.

Ключевые выводы:

• Если известно число хромосом у вида, можно мгновенно определить относительные размеры всех хромосом.
• Если известен размер генома в парах оснований, можно вычислить длину каждой хромосомы в парах оснований.

Сюрприз в данных

Самым неожиданным открытием стала крайне последовательная картина распределения хромосом. Команда обнаружила, что почти каждый из 68 проанализированных геномов эукариот, нанесённый на стандартизированные оси X-Y, идеально формирует S-образную кривую восходящих длин хромосом. Это означает, что геном вида риса демонстрирует тот же паттерн, что и геномы кукурузы, сорго, плодовой мушки, собаки, шимпанзе и других.

Методология исследования

Учёные начали с сравнения геномов различных организмов, включая эукариоты, прокариоты, позвоночные, беспозвоночные, сосудистые растения и одноклеточные организмы. Затем они детально изучили хромосомы 68 случайных геномов эукариот (всего 886 хромосом, включая 22 человеческие аутосомы). Половые хромосомы были исключены из-за их сильно отличающейся эволюционной истории.

Для сравнения огромного массива информации каждый полностью секвенированный геном эукариот был нанесён на стандартизированный график X-Y, что позволило сравнивать виды с разным числом хромосом.

Исключения из правила

Единственными геномами, отклоняющимися от формирования S-кривой, оказались геном утконоса (организма, сочетающего черты птиц, рептилий, млекопитающих, амфибий и рыб) и геномы птиц. Птицы уникальны тем, что помимо обычных хромосомных последовательностей содержат дополнительный набор последовательностей мини-хромосом.

Значение открытия

Обнаружение нормального распределения в почти всех изученных геномах позволяет генетикам утверждать, что если вид имеет определённое число хромосом, то их распределение должно следовать этому порядку, который диктуется законами митоза, мейоза и клеточного деления.

«Интеграция биологии и статистики открывает огромные перспективы для получения новых знаний из геномных данных и процессов жизни», — отмечают авторы.

В эпоху геномики, когда секвенаторы и компьютеры ежедневно обрабатывают новые геномные последовательности, это открытие поможет находить сходства между геномами. Такой широкий анализ через границы видов, таксономии и дисциплин открывает путь к обнаружению фундаментальных принципов в огромных массивах геномных данных.