Найбільше у світі дослідження розкриває еволюцію ссавців
30. квітень, 2023 в 22:05
У рамках новаторського проєкту сотні вчених з усього світу розкрили багато таємниць еволюції ссавців, що може допомогти нам зрозуміти, чому люди унікальні і які конкретні генетичні зміни є ключем до хвороб.
Проєкт "Зоономія", що розпочався 2015 року та на сьогодні охоплює понад 150 дослідників із 50 інститутів, містить геноми 240 найрізноманітніших і найспеціалізованіших ссавців, які становлять приблизно 80% родин ссавців на планеті.
Звичайно, це число — вершина айсберга, адже сьогодні на Землі налічується понад 6 000 видів ссавців. Колекція, в якій представлено одного слона, 43 примати, 53 гризуни та понад 100 інших видів, становить менше ніж 1% усіх ссавців, які нині живуть.
Однак перші результати цього грандіозного спільного проєкту світового масштабу представлені в 11 дослідженнях, опублікованих у журналі Science, і очікується, що за ними послідують ще багато інших.
"Ці 11 робіт — лише вибірка з тих наукових досліджень, які можна провести за допомогою нових генетичних даних", - каже дослідник Бет Шапіро, професор екології та еволюційної біології Каліфорнійського університету в Санта-Крузі. "Вони показують, наскільки важливими є ці великі консорціуми та основоположні набори даних".
Геноми 240 ссавців дуже різноманітні: від звичайного кажана з трохи менш ніж 2 мільярдами пар хімічних основ, що складають його генетичну карту, до кричущого волохатого броненосця з 5,3 мільярдами пар основ. Людина перебуває десь посередині, маючи трохи більше 3 мільярдів.
Порівняння такої кількості видів дало змогу вперше всебічно розглянути еволюційну лінію різних видів і те, як вони спеціалізувалися для виживання, і які загальні гени збереглися, даючи вченим підказки про їхню важливість для існування ссавців.
В іншому дослідженні співавтори, вчений Медичного інституту Говарда Г'юза (HHMI) Меган Суппл і Арін Вайлдер з Альянсу дикої природи зоопарку Сан-Дієго, використовували Червоний список загрозливих видів Міжнародного союзу охорони природи, щоб ранжувати 240 ссавців, представлених у проєкті, за ступенем ризику вимирання. Потім вони шукали генетичні підказки, що пояснюють їхній сучасний статус на планеті, а потім швидко і недорого визначили тих, хто піддається найбільшому ризику вимирання.
"Ми знаємо, що у нас ніколи не вистачить грошей на охорону природи, але, використовуючи навіть один геном, ми можемо сортувати види", - сказав співавтор Шапіро.
В іншому дослідженні спільна група вивчила понад 10 000 ділянок генетичного коду, які трапляються у всіх інших ссавців, але не у людини, у спробі зрозуміти, чому ми є такою особливою породою.
"Часто ми думаємо, що нові біологічні функції повинні вимагати нових фрагментів ДНК, але ця робота показує нам, що видалення генетичного коду може призвести до глибоких наслідків для ознак, які роблять нас унікальними як вид", - сказав старший автор дослідження Стівен Рейлі, доцент генетики в Єльській школі медицини.
Вчені виявили ключові делеції поблизу генів, пов'язаних з унікальними людськими захворюваннями, включно з шизофренією та біполярним розладом. Розуміння цих змін відкриває шлях до кращого розуміння людських хвороб і, своєю чергою, до розробки нових, цілеспрямованих методів їхнього лікування.
"Такі делеції можуть змінити сенс інструкції про те, як зробити людину небагатою, допомагаючи пояснити наш більший мозок і складне пізнання", - сказав він. "Ці інструменти можуть дозволити нам почати визначати безліч дрібних молекулярних будівельних блоків, які роблять нас унікальними як вид".
В інших роботах вчені виділили частини геному, пов'язані з кількома ознаками, такими як великий розмір мозку, чудові нюхові здібності та успішна сплячка. В інших роботах вчені знайшли більш конкретні ознаки того, що ссавці почали еволюціонувати і диверсифікуватися ще до того, як 65 мільйонів років тому на Землю впав астероїд, що знищив динозаврів, і продовжували змінюватися після цього, але набагато швидшими темпами.
Дослідники сподіваються додати більше геномів до набору даних "Зоономія", і наразі в роботі перебуває проєкт геному хребетних, у межах якого планують генетично картувати понад 70 000 різних істот.