Геном новозеландской улитки показал редкий эволюционный скачок

Биологи из Университета Айовы раскрыли эволюционную историю крошечной пресноводной улитки из Новой Зеландии. Расшифровка ее генома показала, что недавно вид полностью дублировал весь свой генетический материал – открытие, которое помогает понять, как происходят крупные эволюционные сдвиги у животных.

Этот вид улиток, Potamopyrgus antipodarum, интересен ученым своей способностью размножаться как половым, так и бесполым путем, когда самки производят потомство без участия самцов. Бесполое размножение часто связано с полиплоидией – состоянием, при котором организм несет более двух полных наборов хромосом. В процессе изучения генома команда обнаружила дублированные гены и удвоенные участки ДНК. Для сравнения, большинство животных, включая человека, являются диплоидами, то есть имеют только две копии своего генома.

Чтобы разобраться в этом феномене, биологи реконструировали около 20 000 генов, взяв за основу материал от 30 особей одной линии. Анализ показал, что полное удвоение генома произошло в промежутке от одного до двух миллионов лет назад. Ученые также выяснили, что улитка все еще находится на довольно ранней стадии эволюционного возвращения к диплоидному состоянию – стандарту с двумя копиями генома.

«Наличие более двух копий генома – это нарушение правила, но, похоже, это правило со временем исправляется», – отмечает Кайл МакЭлрой, один из авторов исследования. «То, что мы наблюдаем сегодня, – это мозаика», – объясняет Джозеф Ялински, другой участник команды. «Некоторые гены имеют две копии, некоторые – три, некоторые – четыре. Простейшее объяснение – это событие полного удвоения генома». Старший автор исследования, профессор Морин Нейман, назвала это открытие самым захватывающим, поскольку ученые крайне редко наблюдают организмы, особенно животных, в таком «переходном состоянии».

Открытие ставит новые вопросы о том, как и почему происходит дублирование генома и какую роль оно играет в появлении новых признаков. По мнению Нейман, такие события могут знаменовать собой поворотные моменты в эволюции, создавая сырой генетический материал для «эволюционных инноваций». «Это может включать развитие сложных когнитивных функций у животных или появление семян у цветов – практически любые интересные признаки могли возникнуть благодаря удвоению генома», – добавляет она.

Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Genome Biology and Evolution.