Новая биологическая информация, полученная от красной крысы вискача, местного вида в Аргентине, демонстрирует, как геномы могут быстро изменяться в размере.
Исследователи из Университета МакМастера приступили к изучению этого конкретного вида, потому что его геном, или полный набор ДНК, является самым большим среди всех млекопитающих и, по-видимому, очень быстро увеличивался в размерах.
Геном крысы примерно в два с половиной раза больше генома человека, включая 102 хромосомы против 46 у человека, и примерно в два раза больше, чем у одного из ее ближайших родственников, горной крысы-визкача.. Самый последний общий предок этих видов существовал всего около пяти миллионов лет назад.
«Эта геномная трансформация поразительна, потому что она произошла за очень короткий период времени с точки зрения эволюции», - говорит Бен Эванс, биолог из McMaster и ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале Genome Biology and Evolution.
Механизм, лежащий в основе этого роста, вызвал много споров среди ученых, некоторые из которых предполагают, что быстрое расширение связано с дублированием всего генома, когда весь его набор ДНК удваивается.
Дупликация всего генома относительно распространена в некоторых группах, таких как растения - она произошла у предков кукурузы, табака, картофеля и многих других цветковых растений, говорят исследователи.
Другие утверждают, что быстрое расширение генома крысы происходит из-за повторяющейся ДНК - битов ДНК, которые повторяются много раз в геноме - в сочетании с расщеплением хромосом, процессом, при котором одна хромосома делится на две или более в течение эволюционного времени.
Чтобы разрешить спор, исследователи сравнили и сопоставили наборы геномных данных красной крысы вискача и горной крысы вискача.
Их анализ показывает, что геном быстро рос из-за расширения разнообразного набора повторяющихся элементов, и они не нашли убедительных доказательств дублирования генома.
«Это интересно, потому что те же самые механизмы - расширение повторяющейся ДНК - работают у людей и способствуют «геномному багажу» или дополнительной ДНК. Это может влиять на болезнь через прерывание функции генов», - говорит Эванс.
Тем не менее, остается много вопросов. Исследователи надеются дополнительно охарактеризовать природу этих повторяющихся элементов. Например, что это такое и почему они расширились? И они все еще расширяются?
Исследователи также планируют выяснить, сыграла ли эта генетическая эволюция определенную роль в высокой толерантности крыс к диете с высоким содержанием соли. Этот вид может питаться чрезвычайно солеными растениями, которые растут в его пустынной среде обитания, тогда как горная крыса вискача не может терпеть такую же диету.