Алгоритм для сравнения клеток разных видов

Исследователи из Стэнфордского университета разработали алгоритм для сопоставления сходных типов клеток у эволюционно далеких видов. Метод, описанный в статье в журнале eLife, позволяет сравнивать клетки разных организмов, учитывая изменения генов за сотни миллионов лет эволюции.

Проблема сравнения

Стандартные методы анализа данных часто не распознают сходные типы клеток у разных видов. Основная сложность — в эволюции генов: у организмов гены дублируются и меняются. Например, один ген у губки может соответствовать многим генам у человека.

Инновационный подход

Вместо поиска строгих пар «один ген — один ген» новый алгоритм сначала сопоставляет один ген с множеством потенциально соответствующих генов у другого вида, а затем определяет правильное соответствие. Это позволяет проводить сравнения на больших эволюционных расстояниях.

Результаты исследования

Ученые проанализировали 21 пару видов, включая семь различных организмов. Они обнаружили:

• Консервативные гены и семейства типов клеток у разных видов.
• Прямое соответствие популяций стволовых клеток у двух разных плоских червей, один из которых является опасным паразитом.
• Высокую степень сохранения характеристик нейронов и мышечных клеток от простых животных (губки) до сложных млекопитающих (мыши, люди). Это указывает на очень раннее возникновение этих типов клеток в эволюции животных.

Значение и перспективы

Алгоритм открывает новые возможности для эволюционной биологии, позволяя:

• Прослеживать траекторию эволюции типов клеток.
• Улучшать распознавание новых типов клеток.
• Переносить знания между видами.

«Мы хотим заполнить как можно больше узлов на древе жизни, чтобы облегчить этот тип эволюционного анализа», — отметил ведущий автор исследования Александр Тарашанский. Сбор и сравнение данных по более широкому спектру видов поможет понять, как клеточные типы возникали и адаптировались.