Геномный анализ змей показывает связь между нейтральным и функциональным генетическим разнообразием
Новое исследование показывает, что для целей сохранения видов, возможно, не всегда необходим переход от «старой школы» генетики к «новой школе» геномики.
Ученые обнаружили, что функциональное генетическое разнообразие, выявленное при анализе вариаций генов в полностью секвенированных геномах 90 восточных карликовых гремучников (Sistrurus catenatus), хорошо коррелирует с нейтральным генетическим разнообразием, наблюдаемым в широких участках тех же геномов, не содержащих белок-кодирующих генов. Именно такой генетический материал исторически использовался для оценки генетического разнообразия.
«Если мы беспокоимся о генетическом здоровье популяций, нейтральное разнообразие может дать нам довольно хороший ответ, как давно утверждалось. Мы прямо проверили это для данного вида», — говорит старший автор исследования Х. Лайл Гиббс.
Это хорошая новость для многих мелких видов, живущих в небольших изолированных популяциях: нейтральное генетическое разнообразие, измеренное с помощью менее дорогих и более доступных методов, чем полное секвенирование генома, дает важную информацию об их генетическом здоровье.
Методология исследования
В рамках работы лаборатория Гиббса впервые секвенировала геном восточного карликового гремучника, внесенного в список находящихся под угрозой исчезновения в 2016 году. Затем они сравнили 90 этих последовательностей с секвенированными геномами 10 западных карликовых гремучников — обычного вида с большими популяциями.
Исследователи классифицировали функциональные мутации восточных гремучников по двум «категориям»:
- Изменения генов, указывающие на сильный позитивный отбор (полезные мутации).
- Изменения генов, указывающие на сильный негативный отбор (вредные мутации).
Для сравнения нейтральная область состояла из участков генома, расположенных далеко от функциональных генов.
Результаты и выводы
Модель подтвердилась: в популяциях с высоким нейтральным разнообразием наблюдалось больше полезных вариаций и меньше вредных. Это связано с тем, что в больших популяциях естественный отбор эффективно удаляет «плохие» мутации и сохраняет «хорошие». В маленьких популяциях этот процесс нарушается.
Важное предостережение
Авторы отмечают, что нейтральное генетическое разнообразие может быть менее полезным для прогнозирования будущего, так как отражает «призрак эволюционного прошлого» за многие поколения.
«Люди начали оказывать влияние в последние 200 лет, поэтому, занимаясь генетикой и охраной природы, нужно помнить об этом временном лаге. Паттерны могут уже не иметь отношения к тому, что произойдет в будущем. Нейтральное разнообразие все еще можно использовать, но следует знать, что его предсказательная сила, возможно, снизилась», — поясняет Гиббс.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.