Геном медленно эволюционирующей акулы-слона впервые секвенирован у хрящевой рыбы
Международная команда исследователей, включая доцента биологии SF State Скотта Роя, секвенировала полный геном акулы-слона (слонорыла). Это первый полногеномный анализ хрящевой рыбы, к которым относятся акулы, скаты и химеры.
Ключевые особенности генома:
Относительно малый размер: Около 1 миллиарда пар оснований ДНК (для сравнения, у человека — 3 миллиарда).
Отсутствие ключевых генов:
- Генов секретируемых фосфопротеинов, что может объяснять, почему их хрящ не превращается в кость, как у других челюстных позвоночных.
- Генов для нескольких ключевых клеток иммунной системы и белковых рецепторов адаптивного иммунитета. Это позволяет предположить, что адаптивная иммунная система челюстных позвоночных со временем становилась более сложной.
Самая медленная эволюция среди позвоночных
Геном акулы-слона эволюционирует невероятно медленно — даже медленнее, чем у "живых ископаемых" вроде латимерии. Его последовательность существенно не менялась сотни миллионов лет.
Этот факт был подтверждён, в частности, анализом интронов — участков ДНК, которые "прерывают" гены и должны вырезаться перед экспрессией гена.
- В геноме акулы-слона обнаружено очень мало изменений интронов.
- Это подтверждает общую для позвоночных характеристику: крайне редкую потерю и образование новых интронов.
- У близких беспозвоночных родственников, таких как оболочники (морские животные, включая асцидий), скорость эволюции интронов намного выше.
Причины стабильности интронов у позвоночных:
- Длина интронов: У позвоночных интроны очень длинные (тысячи нуклеотидов), что может затруднять их удаление или создание. У оболочников интроны короткие (~40 нуклеотидов), что облегчает их изменения.
- Время поколений: У беспозвоночных смена поколений происходит быстрее, чем у позвоночных, что увеличивает возможность накопления мутаций.
Уточнение эволюционных связей
Медленно меняющиеся интроны помогли учёным уточнить родственные связи между хрящевыми рыбами и другими челюстными позвоночными. Анализ показал "очень чёткий сигнал": костные рыбы и другие костные позвоночные (включая млекопитающих) более тесно связаны друг с другом, чем любая из этих групп с хрящевыми рыбами.