Международная группа под руководством Александра Су из Университета Упсалы секвенировала хромосому зебровых вьюрков, называемую хромосомой, ограниченной зародышевой линией (GRC). Эта хромосома находится только в клетках зародышевой линии, клетках, которые содержат генетическую информацию, которая передается следующему поколению. Исследователи обнаружили, что GRC существует десятки миллионов лет и играет ключевую роль в биологии певчих птиц, поскольку в нем собраны гены, используемые для эмбрионального развития.
Способность к размножению является фундаментальной чертой всей жизни. Поэтому эволюция размножения и то, как оно функционирует на генетическом уровне, представляет большой интерес для биологов-эволюционистов. Во время раннего развития эмбриона животного клетки делятся на два основных типа: зародышевые и соматические клетки. Клетки зародышевой линии присутствуют в репродуктивных органах и содержат генетическую информацию, которая передается следующему поколению, тогда как соматические клетки представляют собой клетки, составляющие остальную часть организма. Биологи обнаружили, что в некоторых организмах определенные гены и повторяющиеся последовательности ДНК удаляются, когда клетки становятся либо соматическими, либо зародышевыми, а это означает, что не все клетки в организме содержат один и тот же геном.
У некоторых видов целые хромосомы специфичны для зародышевой линии. Одна такая хромосома у зебровых вьюрков называется ограниченной хромосомой зародышевой линии (GRC). Впервые международная группа под руководством Александра Су на кафедре экологии и генетики Упсальского университета провела комплексный геномный, транскриптомный и протеомный анализ GRC у зебровых вьюрков. GRC является самой большой хромосомой в геноме зебрового вьюрка и составляет более 10 процентов генома.
"GRC - очень странная хромосома. Мы обнаружили, что некоторые ее гены повторяются десятки и даже сотни раз, тогда как соматические клетки имеют только одну копию гена." - говорит Кормак Кинселла, один из первых авторов исследования.
Выявив определенные гены и сравнив их с геномными данными других видов, ученые смогли разгадать эволюционную историю GRC. Результаты показали, что GRC насчитывает десятки миллионов лет и, вероятно, присутствует у всех видов певчих птиц, которые составляют половину всех видов птиц. Ученые также считают, что GRC стал важным фактором в развитии птиц, потому что там находится множество генов, связанных с ранним эмбриональным развитием. Поскольку GRC не присутствует в соматических клетках, экспрессия его генов затрагивает только клетки зародышевой линии, тем самым защищая соматические клетки от возможных негативных воздействий.
«Поскольку мы обнаружили экспрессию GRC на уровне РНК и белка, мы ожидаем, что наши доказательства действия отбора на GRC станут отправной точкой для дальнейших захватывающих открытий». говорит Франсиско Руис-Руано, другой первый автор исследования.