Ученые Центра исследования динамики биосистем (BDR) RIKEN в Японии в сотрудничестве с другими японскими институтами и аквариумами впервые расшифровали полные геномы двух видов акул и улучшили опубликованные последовательности генома китовой акулы. ранее. Анализируя геномы и сравнивая их с геномами других видов позвоночных, они составили обзор их уникальной истории жизни и путей эволюции. Эта работа была опубликована в Интернете в журнале Nature Ecology and Evolution.
Достижения в секвенировании генома сделали возможным сравнение геномов разных видов, что дает нам представление об их эволюционной истории и характеристиках. Хотя данные для многих организмов доступны, на сегодняшний день секвенирование генома акул затруднено из-за их огромных геномов, которые даже больше, чем геном человека. Заметным исключением является слоновая акула, хотя, строго говоря, эта рыба профессионально не классифицируется как настоящая акула.
Акулы обладают многими уникальными характеристиками, в том числе структурой тела, репродуктивной системой, способом восприятия и чрезвычайной продолжительностью жизни - известно, что один вид акул живет более трех столетий. Полностью расшифрованные геномы акул станут огромным подспорьем в исследованиях, направленных на обнаружение молекулярных основ этих качеств. Помня об этой конечной цели, исследовательская группа под руководством Шигехиро Кураку из RIKEN BDR проанализировала геномы акул, используя передовые технологии секвенирования ДНК и сравнительную биоинформатику, которые были в состоянии работать с последовательностями в масштабе гигабазы. Они выбрали два основных вида - бамбуковую акулу с коричневыми полосами и облачную кошачью акулу - потому что их можно выращивать в аквариумах, что позволяет относительно легко постоянно получать живые экземпляры. Они также выполнили улучшенную сборку генома китовой акулы, которая была опубликована ранее.
Одна из загадок, связанных с акулами, заключается в том, почему их геномы такие большие. Команда обнаружила, что большой размер генома обусловлен массивными вставками повторяющихся элементов. В то же время геномы акул развивались медленно, что означает, что они сохранили множество репертуаров генов предков и могут рассматриваться как «живые ископаемые» в геномном смысле..
Команда обнаружила, что у акул есть аналоги человеческих генов, регулирующих рост, размножение и гомеостаз, такие как ожирение, аппетит и сон, что позволяет предположить, что элементы нашего молекулярного механизма для базовой физиологии существуют уже более 450 миллионов лет., до того, как акулы отделились от наших общих предков.
Недавно расшифрованные геномы акул уже предоставили ряд сведений, в том числе связанных со зрительной функцией. Исследователи проанализировали поглощение света зрительными пигментами у китовой акулы и обнаружили, что ее пигмент родопсин настроен на восприятие относительно коротких волн света - около 480 нм - которые могут проникать в глубоководные воды. Это не относится к ее близкой родственнице бамбуковой акуле, и исследователи предполагают, что измененная функция родопсина связана с уникальным образом жизни китовой акулы, которая ныряет примерно на 2000 м, когда не кормится у поверхности. Это открытие было достигнуто путем объединения анализа последовательности ДНК и лабораторных работ с использованием синтезированных материалов, но без экспериментов на животных.
Команда также показала, что все три проанализированных вида акул имеют относительно немного генов обонятельных рецепторов, что означает, что они зависят от других систем, таких как восприятие электромагнитных полей, для навигации.
«Наши результаты заполнят давний пробел в биологии генома животных, а также помогут нам лучше понять метаболизм, репродуктивный цикл и мониторинг здоровья акул», - говорит Кейичи Сато, автор и заместитель директора Окинавского аквариума Тюрауми. «Такое понимание должно способствовать сохранению морской среды, а также устойчивому животноводству и выставкам в аквариумах, которые позволяют каждому поближе познакомиться с биоразнообразием."