Замороженный участок генома переписывает наше понимание эволюции птиц
После падения астероида 65 млн лет назад выжившие динозавры — птицы — процветали. Ученые столетиями пытались выстроить четкое генеалогическое древо для ~10 000 видов птиц, чтобы понять, как последние динозавры заполнили небо. Дешевое секвенирование ДНК должно было упростить задачу, но птицы подготовили сюрприз.
В двух новых статьях от 1 апреля ученые обнаружили, что событие 65 млн лет назад ввело их в заблуждение относительно истинной истории птиц. Они выявили участок одной хромосомы, который миллионы лет оставался «замороженным во времени» и не смешивался с соседней ДНК в процессе рекомбинации, как это должно было происходить.
Этот участок, составляющий всего 2% генома птиц, заставил ученых считать, что большинство птиц можно разделить на две основные категории, где фламинго и голуби — эволюционные «кузены». Более точное древо, учитывающее вводящий в заблуждение участок генома, выделяет четыре основные группы и показывает, что фламинго и голуби являются более дальними родственниками.
«Мы и понятия не имели, что существует большой участок генома, который вел себя необычно. Мы просто наткнулись на него», — сказал Эдвард Браун, старший автор статьи в PNAS.
Браун курировал международную команду под руководством Сиаваша Мирараба, которая доказала, что этот «липкий» фрагмент ДНК исказил истинную историю эволюции птиц. Оба исследователя также участвовали в сопутствующей статье в Nature, описывающей обновленное древо птиц.
Десять лет назад анализ 48 видов разделил группу Neoaves (подавляющее большинство видов птиц) на две большие категории с фламинго и голубями в одной группе. Новый анализ 363 видов в этом году дал другое древо, разделившее фламинго и голубей на две отдельные группы.
Сравнивая гены, поддерживающие каждое из деревьев, ученые обнаружили, что все гены, поддерживающие старое древо, расположены в одной области генома. Исследование показало, что на этом участке одной хромосомы процесс рекомбинации (перемешивания генов от родителей) был подавлен на несколько миллионов лет вокруг времени вымирания динозавров. Связь между вымиранием и геномной аномалией пока не ясна.
В результате в этом «замороженном» участке ДНК фламинго и голуби выглядели похожими. Однако учет полного генома показал, что эти группы более отдаленно родственны.
«Удивительно, что этот период подавленной рекомбинации мог ввести анализ в заблуждение. И поскольку он мог ввести в заблуждение, его можно было обнаружить спустя более 60 миллионов лет. В этом вся прелесть», — отметил Браун.
Подобная загадка может скрываться и в геномах других организмов.
«Мы обнаружили эту вводящую в заблуждение область у птиц, потому что вложили много энергии в секвенирование их геномов. Думаю, подобные случаи существуют и для других видов, просто о них пока неизвестно».