Около 100 миллионов лет назад группа наземных черепах вышла в океаны, в конечном итоге превратившись в морских черепах, которых мы знаем сегодня. Однако генетические основы, которые позволили им процветать в океанах по всему миру, оставались в значительной степени неизвестными.
Теперь международная группа исследователей сделала невероятно подробную генетическую карту двух видов — зеленых и кожистых черепах, которая может стать ключом к их выживанию в быстро меняющемся мире.
Геном одного вида содержит генетический набор инструкций, используемых для создания этого вида, и секвенирование генома любого вида требует огромного объема работы. Для зеленых морских черепах с 2013 года доступен «черновой» геном, включающий примерно 100 000 фрагментов генетической информации.
Чтобы более точно каталогизировать геномы черепах, ученые обратились к новым технологиям, включая секвенирование с длительным чтением — метод, недавно названный журналом Nature «Методом года 2022». Он позволяет секвенировать геномы практически любого живого вида и делать это с гораздо большей точностью, чем это было возможно ранее.
Как только ученые правильно организовали и аннотировали генетические данные, они начали находить сюрпризы. Хотя зеленые и кожистые черепахи отделились от общего предка около 60 миллионов лет назад, их геномы оказались удивительно похожи.
Похожи, но в тоже время были и различия. «Именно эти различия делают их уникальными», — говорит Лиза Комороске, один из ведущих авторов исследования. И именно эти различия могут быть ключом к долгосрочному выживанию каждого вида, особенно если учесть, что популяции как зеленых, так и кожистых черепах резко сократились из-за деятельности человека.
Оказывается, у зеленых черепах развилось больше генов, отвечающих за иммунитет, что свидетельствует о том, что иммунная система лучше подготовлена к новым патогенам; а также больше обонятельных рецепторов — у них лучше обоняние.
Геном кожистых черепах показывает, что они снижают генетическое разнообразие и исторически имели более низкий уровень популяции.
«Это одновременно и благословение, и проклятие, — говорит Лиза Комороске, — потому что это означает, что, несмотря на то, что кожистые черепахи являются устойчивым видом, у них не так много генетического разнообразия, чтобы они могли эволюционировать и справляться с проблемами быстро меняющейся окружающей среды».
Подобная информация поможет биологам принимать более обоснованные решения о том, как лучше всего защитить этих животных, поскольку они сталкиваются с проблемами адаптации к нашей быстро меняющейся планете.
Более того, оказалось, что большая часть генетических различий между двумя видами заключается не в макрохромосомах, а в том, что когда-то считалось «генетическим мусором» — в микрохромосомах, или небольших генетических образованиях, которые не существуют у млекопитающих, но характерны для геномов птиц и рептилий.
Исследование было опубликовано в PNAS.