Одним из самых захватывающих открытий в области исследования генома было то, что последний общий предок всех многоклеточных животных, живший около 600 миллионов лет назад, уже обладал чрезвычайно сложным геномом. Многие наследственные гены все еще можно найти у современных видов (например, человека). Однако долгое время оставалось неясным, имело ли расположение этих генов в геноме также определенную функцию. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology and Evolution, биологи под руководством Олега Симакова и Ульриха Технау показали, что не только отдельные гены, но и их расположение в геноме сыграли ключевую роль в ходе эволюции животных.
Геномы хранят инструкции о том, как построить организм. Часто только отдельные гены связаны с определенными функциями. Однако геном не только определяет отдельные гены, но и сообщает нам об их расположении в ДНК. Примечательно, что многие из этих механизмов сохранились от генома общего предка губок и человека более 600 миллионов лет назад. Несмотря на это, их потенциальная функция долгое время ускользала от ученых.
На что указывает расположение генов
В своем текущем исследовании команда из отдела молекулярной эволюции и развития Венского университета впервые прояснила этот вопрос. Используя сравнительный геномный анализ, исследователи реконструировали эволюционно законсервированное расположение генов у животных и исследовали их активность в различных типах клеток. Они могли бы показать, что гены, которые всегда присутствуют вместе в геноме у нескольких видов, также имеют тенденцию быть активными в одних и тех же клетках. Например, три гена, которые соседствовали у нескольких видов (например, у губок или книдарий) в течение 600 миллионов лет, в основном активны в типе пищеварительных клеток. «Таким образом, типы клеток у животных можно охарактеризовать не только отдельными генами, но и определенным расположением генов, и разные типы клеток также способны получать доступ к различным областям генома», - объясняет Олег Симаков, биолог-эволюционист из Венского университета. Кроме того, команда отметила, что некоторые типы клеток, по-видимому, используют такие консервативные области больше, чем другие, и, таким образом, могут представлять очень наследственные функции.
Результаты показывают, что не только утрата генов или появление новых генов сыграли важную роль в эволюции, но и изменения в расположении генов в геноме внесли значительный вклад. «Таким образом, исследование открывает далеко идущие перспективы для изучения функций этих областей в соответствующих типах клеток», - заключает Симаков.