Ленивый гений: ученые построили эволюционное дерево почти без усилий
Команда инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего создала инструмент, который помогает ученым разобраться в родственных связях между видами — без сложных расчетов и специальных знаний.
Деревья видов — ключ к разгадке эволюции. Они не только показывают, кто от кого произошел, но и помогают в медицине, защите природы и даже в борьбе с эпидемиями. Источник: Alice Grishchenko
Программа под названием ROADIES строит эволюционные деревья прямо из сырых геномных данных, экономя время и вычислительные ресурсы.
Эволюционные деревья — это не просто схемы, показывающие, кто от кого произошел.
Они помогают:
- искать участки генома, которые могут стать мишенями для лекарств,
- связывать изменения в ДНК с физическими признаками,
- предсказывать вспышки зоонозных инфекций,
- даже определять приоритеты в охране природы.
Результаты опубликованы в PNAS.
В статье разработчики показали, что ROADIES справляется с задачей не хуже современных методов, но гораздо быстрее.
Программа уже протестирована на млекопитающих, дрозофилах, птицах и дрожжах, но подходит для любых видов.
Как работает ROADIES
- ROADIES не требует предварительной разметки генома — он берет случайные участки ДНК и анализирует их.
- Не тратит время на поиск ортологичных генов (одинаковых у разных видов).
- Использует даже гены с множественными копиями, что раньше было проблемой.
Современные технологии позволяют быстро секвенировать геномы, но построить точное эволюционное дерево по-прежнему сложно, — говорит Аню Гупта, ведущий автор исследования.
ROADIES решает эту проблему, — добавляет профессор Ятиш Турахия. — Он быстрый, точный и автоматизированный, а значит, доступен даже тем, кто не разбирается в биоинформатике.
Сейчас команда работает над улучшением программы: учит ее добавлять новые виды в уже готовые деревья и ускорять расчеты с помощью видеокарт.
Скоро мы сможем анализировать десятки тысяч геномов, — говорит Турахия.
Это исследование практически полезно сразу в нескольких областях:
- Медицина: если мы понимаем, как эволюционировали гены, связанные с болезнями, легче искать мишени для лекарств.
- Эпидемиология: зная родство вирусов и их носителей, можно предсказывать новые зоонозные угрозы (как это было с COVID-19).
- Биоразнообразие: если вид на грани вымирания, но его геном близок к другим устойчивым видам, шансы на сохранение выше.
- Сельское хозяйство: можно выводить сорта растений и породы животных, опираясь на эволюционно проверенные мутации.
Главный плюс ROADIES — демократизация науки. Теперь даже небольшие лаборатории без суперкомпьютеров могут строить точные деревья.
Ранее ученые установили генетическую причину привлекательности мужчин и женщин в глазах друг друга.
