ИИ помог идентифицировать геномную «капсулу времени», отличающую виды
Ученые из Колледжа ветеринарной медицины и биомедицинских наук Техасского университета A&M (VMBS) использовали передовые методы искусственного интеллекта для идентификации области на X-хромосоме, которая сохраняла генетическую обособленность видов млекопитающих на протяжении миллионов лет.
Их результаты, опубликованные в Nature, проливают новый свет на то, как виды сохраняют свою генетическую идентичность, даже когда гибридизация нивелирует их генные пулы.
Основным препятствием был недостаток детальных карт генетической рекомбинации, которые необходимы для понимания того, как перетасовка генов во время размножения вместе с естественным отбором влияет на возникновение репродуктивных барьеров в природе. Используя анализ генома на основе ИИ, исследователи смогли раскрыть эту скрытую схему эволюции млекопитающих.
Капсула времени в геноме
Ключевым открытием стало выявление обширной области на X-хромосоме, которая была общей для большинства видов млекопитающих более 100 миллионов лет.
Эта область, названная «X-сцепленной рекомбинационной пустыней» (XLRD), охватывает почти 30% X-хромосомы. Она служит мощным репродуктивным барьером и играет ключевую роль в сохранении истинных эволюционных связей между видами, даже когда широкомасштабный генетический обмен «затуманивает» остальную часть генома.
«XLRD, по-видимому, является повторяющейся и древней чертой у млекопитающих, функционируя почти как геномная "капсула времени", которая записывает глубокую эволюционную историю», — сказала ведущий автор исследования доктор Николь Фоли.
Открытие было особенно важным, потому что XLRD, по-видимому, играет ключевую роль в видообразовании — процессе, в ходе которого один вид эволюционирует в новые, обособленные виды через развитие репродуктивных барьеров.
Репродуктивная роль XLRD
Исследователи также обнаружили, что область XLRD особенно обогащена генами, связанными с мужской и женской репродукцией, а также с инактивацией половых хромосом. Это позволяет предположить, что генетические переключатели, регулирующие X-хромосому у обоих полов и расположенные в этой области, могут играть важную роль не только в бесплодии, но и в таких состояниях человека, как синдром поликистозных яичников.
«Это одно из наиболее новых открытий, поскольку считалось, что репродуктивные барьеры возникают быстро и из уникальных генетических источников у разных групп видов. Наши результаты показывают, что это не так», — отметил соавтор работы доктор Билл Мерфи. «По всем признакам, XLRD является ключевой областью, связанной с репродуктивной дисфункцией у гибридов и репродуктивной изоляцией в природе».
Эти открытия открывают новые пути для понимания проблем, связанных с репродукцией и фертильностью человека, и поиска их решений.