Ученые Университета Аделаиды не только являются продуктом деятельности наших родителей, но и доказали, что повсеместный перенос генов между видами радикально изменил геномы современных млекопитающих и стал важной движущей силой эволюции.
В крупнейшем в мире исследовании так называемых «прыгающих генов» исследователи проследили два конкретных прыгающих гена у 759 видов растений, животных и грибов. Эти прыгающие гены на самом деле представляют собой небольшие фрагменты ДНК, которые могут копировать себя по всему геному и известны как мобильные элементы.
Они обнаружили, что межвидовые переносы, даже между растениями и животными, часто происходили на протяжении всей эволюции.
Оба прослеживаемых ими мобильных элемента - L1 и BovB - проникли в млекопитающих как чужеродная ДНК. Это первый раз, когда кто-либо продемонстрировал, что элемент L1, важный для человека, перемещается между видами.
Прыгающие гены, правильно называемые ретротранспозонами, копируют и вставляют себя в геномы, а также в геномы других видов. Как они это делают, пока неизвестно, хотя в этом могут быть задействованы такие насекомые, как клещи, комары или, возможно, вирусы - это все еще большая загадка», - говорит руководитель проекта профессор Дэвид Адельсон, директор Центра биоинформатики Университета Аделаиды.
"Этот процесс называется горизонтальным переносом, он отличается от обычного переноса родитель-потомок, и он оказал огромное влияние на эволюцию млекопитающих."
Например, по словам профессора Адельсона, 25% генома коров и овец происходит от прыгающих генов.
«Думайте о прыгающем гене как о паразите», - говорит профессор Адельсон. «Не так важно, что в ДНК - важно то, что они внедряются в другие геномы и вызывают нарушение работы генов и того, как они регулируются».
Опубликованные сегодня в журнале Genome Biology в сотрудничестве с Музеем Южной Австралии исследователи обнаружили, что горизонтальный перенос генов был гораздо более распространенным явлением, чем считалось ранее.
«Считалось, что элементы L1 наследуются только от родителей к потомству», - говорит ведущий автор доктор Атма Иванчевич, научный сотрудник Медицинской школы Университета Аделаиды. «Большинство исследований рассматривало лишь несколько видов и не нашло доказательств переноса. Мы рассмотрели столько видов, сколько смогли».
Элементы L1 у людей связаны с раком и неврологическими расстройствами. Исследователи говорят, что понимание наследственности этого элемента важно для понимания эволюции болезней.
Исследователи обнаружили, что L1 в изобилии присутствуют в растениях и животных, хотя спорадически появляются в грибах. Но самым неожиданным результатом стало отсутствие L1 у двух ключевых видов млекопитающих - австралийских однопроходных (утконос и ехидна), - что свидетельствует о том, что ген вошел в эволюционный путь млекопитающих после отделения от однопроходных.
«Мы считаем, что появление L1 в геноме млекопитающих стало ключевым фактором быстрой эволюции млекопитающих за последние 100 миллионов лет», - говорит профессор Адельсон.
Команда также рассмотрела передачу элементов BovB между видами. BovB - гораздо более молодой ген прыжков: он был впервые обнаружен у коров, но с тех пор было показано, что он прыгает между причудливым множеством животных, включая рептилий, слонов и сумчатых. Предыдущее исследование, проведенное профессором Адельсоном, показало, что клещи были наиболее вероятными посредниками межвидовой передачи BovB.
Новое исследование расширило анализ, чтобы обнаружить, что BovB прыгнул даже больше, чем ожидалось ранее. BovB как минимум дважды передавался между лягушками и летучими мышами, а новые потенциальные виды-переносчики включают постельных клопов, пиявок и саранчу..
Команда считает, что изучение видов насекомых поможет найти больше доказательств межвидовой передачи. Они также стремятся изучить другие гены прыжков и изучить возможность водных переносчиков, таких как морские черви и нематоды..
«Несмотря на то, что наша недавняя работа включала анализ геномов более чем 750 видов, мы только начали касаться поверхности горизонтального переноса генов», - говорит профессор Адельсон. «Есть еще много видов, которые нужно исследовать, и другие типы прыгающих генов».