Почему человеческие популяции различаются? Исследование на плодовых мушках поможет найти генетические ответы

Профессор молекулярной биологии и генетики Чарльз Аквадро исследует, как плодовые мушки могут дать ключ к пониманию генетических следов адаптации у людей.

Эволюция — непрерывный процесс, затрагивающий все организмы, включая человека. Люди продолжают адаптироваться к окружающей среде. Чтобы понять, как происходит эта адаптация и как гены варьируются внутри популяции, исследователи надеются, что плодовые мушки (Drosophila melanogaster) дадут ключ к генетическим следам адаптации у человека.

Чарльз Аквадро получил почти $700 000 федерального финансирования по программе American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) для продолжения этой 20-летней линии исследований.

Цель исследования — обнаружить «следы в песке генома» — особые паттерны или распределения вариаций последовательности ДНК у вида. Понимание того, как такой след соответствует генетической изменчивости у плодовых мушек, может объяснить, почему определённые генетические последовательности варьируются у людей и других высших организмов.

«Геном похож на оперу. У вас есть множество актёров, но то, кто поёт и когда, влияет на общее звучание. Мы не всегда знаем, как читать ноты. Мы даже не всегда знаем все ноты. Выявление генетических следов — важный шаг к тому, чтобы увидеть всю партитуру», — объяснил Аквадро.

Методология: Аквадро планирует использовать вычислительные методы и статистические тесты для определения местоположения генетических следов в больших коллекциях данных генетических последовательностей плодовых мушек. Это позволит выявить, какие гены или последовательности, влияющие на экспрессию генов, находятся в месте обнаруженного следа.

Уже достигнутые результаты: Аквадро уже показал, что определённый генетический след у плодовых мушек соответствует гену, влияющему на их иммунную систему. Понимание того, как этот ген варьируется внутри популяции, потенциально может изменить наши знания об иммунной системе человека.

Важность модели: Плодовые мушки, изначально обитавшие в Африке, распространились по всему миру. Это позволяет Аквадро изучать различия между географически разными популяциями. Знание этих различий критически важно для понимания процесса адаптации организмов к конкретной среде и того, влияет ли их приспособленность к выживанию при перемещении в новую среду.

Практическое применение: Например, это знание может быть полезно для программ разведения животных в неволе с целью их последующего выпуска в естественную среду. «Но мы не знаем, какие генетические изменения происходят в среде разведения в неволе», — отметил Аквадро. Знание этих изменений может определить успех или неудачу животного после выпуска.

Финансирование: Средства от Национальных институтов здравоохранения (NIH) позволят продолжить финансирование штатного специалиста по исследовательской поддержке, а также нескольких аспирантов и студентов. Они также обеспечат значительный доход основным центрам секвенирования ДНК и микрочипов в Корнеллском университете.