Качественный геном бонобо улучшает анализ эволюции гоминидов
Новая сборка генома бонобо названа в честь самки большой обезьяны, ДНК которой была секвенирована, Мхудиблу, в настоящее время проживающей в зоопарке Вупперталя в Германии
Шимпанзе и бонобо сравнительно недавно разошлись в эволюционной истории больших обезьян. Они разделились на разные виды около 1,7 миллиона лет назад. Некоторые различия между родословными шимпанзе (Pan troglodytes) и бонобо (Pan paniscus) были прояснены недавним достижением в области геномики гоминидов.
Новая сборка генома бонобо была построена с использованием мультиплатформенного подхода и без использования эталонных геномов. По словам исследователей этого проекта, более 98% генов теперь полностью аннотированы, а 99% пробелов закрыты.
Высокое качество этой сборки позволяет ученым более точно сравнить геном бонобо с геномом других человекообразных обезьян — гориллы, орангутанга, шимпанзе, а также с современным человеком. Все эти виды, а также вымершие древние человекоподобные существа называются гоминидами.
Поскольку шимпанзе и бонобо также являются самыми близкими живыми видами к современным людям, сравнение более качественных геномов может помочь выявить генетические изменения, которые отличают человеческий вид друг от друга.
В своей статье исследователи объясняют, как они разработали и проанализировали новую сборку генома бонобо и что показывает сопоставление ее с другими геномами человекообразных обезьян.
Сравнивая геном бонобо с геномом других человекообразных обезьян, исследователи обнаружили более 5571 структурных вариантов, которые отличали линии бонобо и шимпанзе.
Исследователи объяснили в статье: «Мы сосредоточились на генах, которые были потеряны, изменены в структуре или расширены за последние несколько миллионов лет эволюции бонобо.»
Сравнение генома большой обезьяны также позволяет исследователям получить новое представление о том, что произошло с различными геномами обезьян во время и после дивергенции или разделения на разные виды от общего предка.
Их особенно интересовало то, что называется неполной сортировкой родословных. Это менее чем совершенная передача аллелей в разделяющиеся популяции по мере расхождения видов, а также потеря аллелей или их генетический дрейф. Анализ неполной сортировки линий может помочь прояснить эволюцию генов и генетические отношения между современными гоминидами.
Более качественная сборка генома бонобо позволила исследователям создать карту с более высоким разрешением, сравнивающую неполную сортировку линий у гоминидов. Они определили области, которые не соответствуют видовому дереву. Кроме того, они подсчитали, что 2,52% генома человека более тесно связаны с геномом бонобо, чем геном шимпанзе, и 2,55% генома человека более тесно связаны с геномом шимпанзе, чем геном бонобо.
Общая доля, основанная на неполном анализе сортировки линий (5,07%), почти вдвое превышает предыдущие оценки (3,1%).
«Мы прогнозируем, что большая часть человеческого генома генетически ближе к шимпанзе и бонобо по сравнению с предыдущими исследованиями», — отмечают исследователи.
Ученые перенесли свой неполный анализ сортировки линий на 15 миллионов лет назад, чтобы включить данные генома орангутанга и гориллы. Это увеличило оценки неполной сортировки линий для геномов гоминидов до более чем 36,5%, что лишь немного больше, чем предыдущие прогнозы.
Удивительно, но более четверти этих областей распределены неслучайно, имеют повышенные показатели замены аминокислот и обогащены определенными генами со связанными функциями, такими как иммунитет. Это говорит о том, что неполная сортировка линий может способствовать увеличению разнообразия для конкретных регионов.
Новая сборка генома бонобо названа в честь самки большой обезьяны, ДНК которой была секвенирована, Мхудиблу, в настоящее время проживающей в зоопарке Вупперталя в Германии. Исследователи подсчитали, что точность последовательности новой сборки составляет от 99,97% до 99,99% и закрывает около 99,5% из 108 390 пробелов в предыдущей сборке генома бонобо.
Исследователи отметили, что бонобо является одним из последних геномов человекообразных обезьян, которые были секвенированы с помощью более передовых технологий длительного считывания последовательности генома.
«Его последовательность будет способствовать более систематическим сравнениям между человеком, шимпанзе, гориллой и орангутаном без ограничений технологических различий в последовательности и сборке исходного эталона», — считают исследователи.
Mao, Y., Catacchio, C.R., Hillier, L.W. et al. A high-quality bonobo genome refines the analysis of hominid evolution. Nature (2021). doi.org/10.1038/s41586-021-03519-x