Термиты и «прыгающие гены»: новый шаблон для построения древа жизни

Геномы — ключ к разгадке эволюционной истории жизни. Присутствие или отсутствие определённых генетических последовательностей и мутаций даёт подсказки о порядке расхождения видов. Однако даже современные методы с трудом точно восстанавливают эволюционные события, произошедные сотни миллионов лет назад.

Новый метод, разработанный учёными из Окинавского института науки и технологий (OIST) и опубликованный в Current Biology, использует «прыгающие гены» для реконструкции древа жизни термитов, демонстрируя новый подход к решению древних эволюционных загадок.

«Филогенетические деревья, отображающие отношения между организмами, имеют ключевое значение для эволюционной биологии. Они помогают понять происхождение современного биоразнообразия и формировать стратегии сохранения видов», — говорит профессор Томас Бургиньон, автор исследования и руководитель подразделения эволюционной геномики OIST.

Что заставляет ген «прыгать»? Объяснение транспозонов

Некоторые последовательности ДНК, называемые «транспозируемыми элементами» или «транспозонами», могут перемещаться в геноме, вызывая мутации и увеличивая генетическое разнообразие. Транспозоны обильны в геномах эукариот (организмов с клеточным ядром) и составляют до 50% человеческого генома.

«До недавнего прогресса в технологиях секвенирования и биоинформатических инструментах аннотирования, характеристика транспозонов на уровне генома была сложной задачей», — объясняет первый автор работы, аспирант OIST Конг Лю.

Новый способ построения филогенетических деревьев

Чтобы доказать полезность транспозонов, команда секвенировала 45 геномов термитов и 2 генома тараканов (опубликовано в декабре 2025 в Nature Communications). Они отобрали разнообразные виды, представляющие разные семейства и подсемейства этой линии насекомых, и идентифицировали почти 38 000 семейств транспозонов.

Анализируя присутствие и отсутствие этих транспозонов у 47 видов, учёные построили древо жизни, отобразив предполагаемые точки расхождения видов. Их дерево показало точность, сопоставимую с деревьями, построенными на основе тысяч выравниваний последовательностей белковых маркеров.

Преодоление проблем деградации ДНК

Метод может работать и с более фрагментированными данными, что открывает новые возможности для исследования исторических музейных образцов.

«Часто невозможно получить "качественные" геномные данные. ДНК деградирует со временем, особенно в жарком и влажном климате, характерном для многих очагов биоразнообразия», — отмечает Конг Лю.

Поскольку транспозоны — очень короткие последовательности, их можно извлечь даже из фрагментированных образцов ДНК.

Термиты и не только

Команда продолжает изучать термитов, используя геномные данные для получения новых знаний об их физиологии, социальной структуре и эволюции питания. Однако они надеются, что их работа вдохновит исследователей из других областей.

«Наш метод дополняет существующие филогенетические техники. Мы надеемся вдохновить других использовать транспозоны для получения новой эволюционной информации и прояснения давних загадок в древах жизни», — заключает профессор Бургиньон.