Микросателлиты — ценный инструмент для изучения наследственности, генетического разнообразия и динамики популяций широкого спектра организмов, включая бактерии, растения, животных и грибы. Эти короткие повторяющиеся последовательности являются общей чертой как кодирующей, так и некодирующей ДНК и наблюдаются во всех изученных на сегодняшний день геномах. Их повторяющаяся природа приводит к «проскальзыванию» в механизме репликации ДНК, в результате чего происходит добавление или вычитание повторов, что приводит к увеличению или уменьшению длины микросателлитов. Из-за этого количество повторов в каждом микросателлитном локусе значительно варьирует у разных людей. Известным микросателлитным локусом является строка нуклеотидов «CAG» в гене хантингтина человека, которая приводит к развитию болезни Хантингтона у людей с более чем 37 копиями повтора. Несмотря на широкое применение в популяционной и эволюционной биологии, эволюционная судьба самих микросателлитов остается предметом жарких споров. В новом исследовании, опубликованном в журнале Genome Biology and Evolution, международная группа исследователей использовала уникальный набор данных современных и древних геномов пингвинов Адели, чтобы раскрыть новое понимание эволюции микросателлитов. Исследование, проведенное под руководством Дэвида Ламберта из Университета Гриффита, показывает удивительную устойчивость и стабильность микросателлитов на протяжении огромного эволюционного времени. Для изучения долгосрочной динамики микросателлитов авторы исследования секвенировали геномы 23 древних особей пингвина Адели, датируемых более 46 000 лет назад, а также образцы 26 современных пингвинов Адели, что позволило провести прямое сравнение между древними и современными особями, что остается относительно редкой ситуацией в эволюционных исследованиях.
В отличие от традиционного метода сравнения живых представителей разных таксонов, древняя ДНК дает нам возможность «шагнуть назад во времени». Далее исследователи сравнили этот набор данных с более чем 27 миллионами микросателлитных локусов из 63 других геномов животных, что позволило проследить динамику микросателлитов на протяжении более чем 500 миллионов лет. Одним из самых удивительных результатов исследования стало то, что длина микросателлитов остается чрезвычайно стабильной на протяжении тысяч и даже миллионов лет. Это дает ответ на давний вопрос о том, становятся ли микросателлиты длиннее или короче с течением времени.
Однако, вопреки этим ожиданиям, исследователи обнаружили, что микросателлиты имеют тенденцию увеличиваться в среднем всего на один нуклеотид каждые 100 миллионов лет. Такая удивительная стабильность во времени говорит о динамическом равновесии в процессе репликационного скольжения, которое порождает полиморфизм длины; другими словами, более длинные микросателлиты становятся короче, а более короткие — длиннее, поддерживая длину микросателлитов во времени. Авторы также были удивлены тем, насколько необычайно долгоживущими являются некоторые микросателлиты:
По мнению авторов, одна из возможностей заключается в том, что микросателлиты могут играть функциональную роль в архитектуре генома или в создании фенотипического разнообразия, поскольку представляется маловероятным, что они сохранялись бы так долго, если бы не были защищены от вырождения очищающим отбором. Геномы древних и современных пингвинов Адели, секвенированные в ходе исследования, станут невероятным ресурсом для будущих исследований, позволяя изучать более сложные модели эволюции микросателлитов, включающие как точечные мутации, так и проскальзывание. Эти данные, вероятно, будут полезны для изучения эволюции других типов генетических элементов и повторяющихся последовательностей ДНК. Создание этого богатого набора данных было бы невозможно без усилий соавторов Карло Барони и Марии Кристины Сальваторе, которые десятилетиями занимались восстановлением субфоссильных останков пингвинов Адели из района моря Росса в Антарктиде, чтобы охарактеризовать меняющиеся климатические условия этого региона.
Источник фото: https://www.inaturalist.org/observations/199326564 01.04.2024 |
Биосфера
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем | |
Есть много анекдотов о том, как дики... |
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными | |
Раньше африканские гигантские крысы умели нахо... |
Communications Biology: Ученые впервые зафиксировали многомиллионное хищничество | |
Рыбы, которые в силу эволюционного поведе... |
JVIM: ИИ находит шумы в собачьем сердце с точностью 90% | |
Алгоритм, изначально разработанный для лю... |
PNAS: Эпоху динозавров запустил лед, а вовсе не пламя | |
201,6 миллиона лет назад произошло массов... |
Российские ученые: Моржи на Ямале вышли на лежбище раньше обычного | |
Учёные завершили восьмую экспедицию на се... |
RSTB: Социальные виды, включая людей, живут и размножаются дольше | |
Социальные виды живут дольше и размножают... |
Science: Человечество повлияло на эволюцию сменивших окраску веснянок | |
Новозеландские веснянки изменили цвет в о... |
Science: Водные насекомые заменят пауков и мух в пищевой цепи | |
Животные должны получать достаточное количеств... |
Nature Communications: Новый метод уменьшает количество пор в растениях | |
Химическое соединение, которое регулирует плот... |
Мобильные сети и Bluetooth помогут исследователям улучшить слежение за животными | |
Учёные нашли способ преодолеть ограничения в&n... |
IPS&M: Инвазивные деревья могут приносить владельцам участков доход | |
На брёвнах инвазивных деревьев можно выращиват... |
PRSBBS: Садовые цветы спасают опылителей от голода в межсезонье | |
Сады — это стабильный и н... |
Палеонтологи СПбГУ обнаружили родичей европейского дракона-ольма в Казахстане | |
Ученые из Санкт-Петербургского государств... |
Университет Уппсалы: Потепление климата разрушает фотосинтез | |
Фотосинтез — основа всего живого на... |
AdFM: Сгруппировавшиеся фаги стали еще эффективнее бить бактерий | |
Неожиданный результат при подготовке обра... |
FEtho: Физический изъян стебельчатоглазые мухи компенсируют агрессией | |
У самцов стебельчатоглазых мух с бол... |
BioScience: Интродуцентные растения приводят за собой чужеродных насекомых | |
Распространение неместных растений &mdash... |
В МГУ нашли новый вид дрожжей, который помогает насекомым разрушать древесину | |
Насекомые очищают лес, питаясь ослабленными и&... |
FFGC: Из-за потепления ученые создают для бабочек-монархов новые зимовки | |
Бабочки-монархи — одно из чуде... |
Science: Голодные бактерии берут своих жертв на абордаж | |
В мировом океане обитает множество бактерий, и... |
BMC Biology: Благодаря баркодированию ДНК открыты сотни новых видов | |
Земля — очень разнообразная планета... |
ES&E: Пингвины в Африке охотно размножаются в искусственных гнездах | |
Искусственные гнезда способствуют размножению ... |
SciRep: Нелетающие мотыльки стали моделями для создателей летающих дронов | |
Тутовый шелкопряд Bombyx mori — это... |
Vertebrate Zoology: На Мадагаскаре нашли пронзительно щебечущих лягушек | |
Исследователи обнаружили в тропических ле... |
Evolution & Development: В Австралии нашли одну из самых ранних форм жизни | |
В Южной Австралии есть горный хребет. Под ... |
РНФ показал светящиеся в темноте петунии на фестивале Наука 0+ | |
На выставке всероссийского фестиваля |
Nature Plants: Понимание роста растений важно для урожайности в любых условиях | |
У растений есть специальные зоны роста &m... |
Fetho: Стрекозы сохранили пятна для привлечения партнеров несмотря на жару | |
Температура определяет, где могут жить ви... |
NatComm: Выяснилось, как растения производят новую антистрессовую молекулу | |
Гены, которые помогают растениям расти в ... |