Все современные млекопитающие произошли от общего предка, жившего около 180 миллионов лет назад. Ученые мало что знают об этом животном, но организация его генома теперь была реконструирована международной группой исследователей.
«Наши результаты имеют важное значение для понимания эволюции млекопитающих и для усилий по сохранению», — сказал Харрис Левин, профессор эволюции и экологии Калифорнийского университета в Дэвисе и старший автор статьи.
Исследователи использовали высококачественные последовательности геномов 32 живых видов, представляющих 23 из 26 известных отрядов млекопитающих.
Среди них были люди и шимпанзе, вомбаты и кролики, ламантины, домашний скот, носороги, летучие мыши и панголины.
Анализ также включал геномы курицы и китайского аллигатора в качестве групп сравнения. Некоторые из этих геномов производятся в рамках проекта Earth BioGenome Project и других крупномасштабных усилий по секвенированию генома биоразнообразия.
Реконструкция показывает, что у предка млекопитающего было 19 аутосомных хромосом, которые контролируют наследование характеристик организма за пределами тех, которые контролируются хромосомами, связанными с полом (они спарены в большинстве клеток, что составляет 38 в общей сложности), плюс две половые хромосомы.
Команда ученых определила 1215 блоков генов, которые последовательно встречаются на одной и той же хромосоме в одном и том же порядке во всех 32 геномах.
По словам исследователей, эти строительные блоки всех геномов млекопитающих содержат гены, которые имеют решающее значение для развития нормального эмбриона.
Хромосомы стабильны более 300 миллионов лет
Исследователи обнаружили девять полных хромосом или фрагментов хромосом у предка млекопитающего, чей порядок генов такой же, как в хромосомах современных птиц.
«Эта замечательная находка показывает эволюционную стабильность порядка и ориентации генов на хромосомах в течение длительного периода эволюции, составляющего более 320 миллионов лет», — говорят ученые.
Напротив, области между этими консервативными блоками содержали более повторяющиеся последовательности и были более склонны к поломкам, перестройкам и дупликациям последовательностей, которые являются основными движущими силами эволюции генома.
«Реконструкция генома предков имеет решающее значение для интерпретации того, где и почему давление отбора различается в разных геномах. Это исследование устанавливает четкую взаимосвязь между архитектурой хроматина, регуляцией генов и сохранением сцепления. Оно обеспечивает основу для оценки роли естественного отбора в эволюции хромосом на всем древе жизни млекопитающих».
Исследователи смогли проследить хромосомы предков вперед во времени от общего предка. Они обнаружили, что скорость перестройки хромосом различается между линиями млекопитающих.
Например, в линии жвачных животных (ведущей к современному крупному рогатому скоту, овцам и оленям) произошло ускорение перестройки 66 миллионов лет назад, когда удар астероида уничтожил динозавров и привел к расцвету млекопитающих.
По словам авторов, результаты помогут понять генетику, стоящую за адаптациями, которые позволили млекопитающим процветать на изменяющейся планете за последние 180 миллионов лет.
Исследование было опубликовано в журнале PNAS.