Впервые ученые из Немецкого центра исследования биоразнообразия и климата Зенкенберга, Университета Гёте и Университета Лунда в Швеции расшифровали полный геном синего кита и трех других полосатиков. Эти идеи теперь позволяют отслеживать эволюционную историю самого большого животного в мире и его родственников с беспрецедентной точностью. Удивительно, но геномы показывают, что на протяжении всей своей эволюционной истории хомяки гибридизировались. Кроме того, гагары, по-видимому, разделились на разные виды из-за отсутствия географических барьеров. Это явление, называемое симпатрическим видообразованием, у животных встречается очень редко. Исследование только что было опубликовано в журнале Science Advances.
Синие киты - морские гиганты. Имея длину до 30 метров (100 футов) и вес до 175 тонн, они являются крупнейшими животными, когда-либо существовавшими на Земле; крупнее даже динозавров. Если не считать вымирания из-за китобойного промысла к концу 80-х годов, в настоящее время популяции нежных гигантов медленно восстанавливаются. Теперь новое исследование показывает, что эволюция этих необычных животных и других полосатых также была совсем не обычной.
Исследовательская группа во главе с профессором Акселем Янке, эволюционным генетиком из Центра исследований биоразнообразия и климата Зенкенберга и Университета Гёте, обнаружила, что гагары, в том числе синий кит, спаривались, пересекая границы новых видов. «Видообразование в условиях потока генов встречается редко. Обычно предполагается, что виды репродуктивно изолированы, потому что географические или генетические барьеры препятствуют генетическому обмену. Однако, по-видимому, это не относится к китам», - объясняет Фритьоф Ламмерс, соавтор исследования, Центр исследований биоразнообразия и климата Зенкенберга.
Объединившись со специалистом по китообразным профессором Ульфуром Арнасоном из Университета Лунда, Швеция, Ламмерс и его коллеги первыми секвенировали полный геном синего кита и других полосатых, включая горбатых и серых китов. Для этих мигрирующих китов не существует географических барьеров на просторах океана, вместо этого некоторые дикие полосатики дифференцированы, занимая разные экологические ниши. Кросс-геномный анализ теперь показывает, что, по-видимому, между видами нет генетических барьеров и что в прошлом между различными видами рокков происходил поток генов.
Это подтверждается обнаружением до сих пор гибридов плавникового и синего китов, которые были засвидетельствованы и генетически изучены профессором Арнасоном. Однако исследователи не смогли обнаружить следов недавних связей между двумя видами в их геномах. Вероятно, это связано с тем, что геномы китов в настоящее время известны только по одному или двум особям.
Чтобы проследить эволюцию полосатых, ученые применили так называемый эволюционный сетевой анализ. «В этих исследованиях видообразование рассматривается не как разветвляющееся филогенетическое древо, как представлял его Дарвин, а как переплетенная сеть. Это позволяет нам обнаруживать скрытые генетические сигналы, которые в противном случае остались бы незамеченными», - говорит Янке.
В целом, исследование также показывает, что отношения между видами rorqual более сложны, чем считалось до сих пор. До сих пор горбатый кит считался аутсайдером среди полосатиков из-за его огромных плавников. Геном показывает, что эта классификация действительно соответствует эволюционным сигналам. То же самое верно и для серых китов, которые, как считалось, эволюционно отличались от морских полосатиков из-за своего внешнего вида. Однако геномный анализ показывает, что серые киты гнездятся внутри полосатых китов. Серые киты просто заняли новую экологическую нишу, питаясь ракообразными в прибрежных водах океана.
«Наше исследование подчеркивает огромный потенциал секвенирования генома для лучшего понимания биологических процессов и основ биоразнообразия. Оно даже показывает, как изменилась численность популяции китов за последний миллион лет», - резюмирует Янке. Янке является одним из ведущих исследователей Гессенского исследовательского центра трансляционной геномики биоразнообразия LOEWE (LOEWE-TBG). Запущенная в январе 2018 года программа LOEWE-TBG предназначена для систематического анализа полных геномов или всех активных генов. Предполагается, что исследовательский центр будет проводить фундаментальные исследования с упором на передачу знаний в интересах изучения натуральных продуктов и защиты биоразнообразия.