В России выдвинули новую гипотезу об одном из базовых механизмов эволюции

Новую модель эволюционного механизма наследственности предложили ученые из Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН и Тюменского государственного университета (ТюмГУ). По словам авторов, проведенное ими исследование генома заборных игуан позволило сформулировать гипотезу об общем для всех позвоночных принципе приобретения наследуемых признаков. Результаты опубликованы в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences.

Заборные игуаны (род Sceloporus) — небольшие ящерицы, широко распространенные в Северной и Центральной Америке. Разные виды внутри этого рода сильно отличаются местами обитания, окраской и даже способами размножения: среди них есть как яйцекладущие, так и живородящие. Из-за разнообразия и многочисленности заборные игуаны пользуются популярностью у ученых, как объекты для изучения различных аспектов эволюции.

Внимание генетиков эти ящерицы привлекли благодаря большому разнообразию хромосомных наборов (число хромосом от 22 до 46), которые восходят к одному предковому набору из 34 хромосом. "Перестройки" хромосом, которые привели род к такому разнообразию, легко отследить, поскольку они сводятся к простым слияниям и разрывам, объяснили ученые. Это выгодно отличает заборных игуан от млекопитающих, у которых хромосомные различия между видами часто бывают более сложными и менее однородными.

В новом исследовании ученых ИМКБ и ТюмГУ интересовало слияние хромосом, в особенности — половых. Половые хромосомы у заборных игуан того же типа, что у млекопитающих (две одинаковые Х-хромосомы у самок, пара из Х- и Y-хромосомы у самцов). Гипотеза, выдвинутая специалистами университета, по их словам, проливает свет на эволюционные механизмы трансформации хромосом, определяющие порядок приобретения видами тех или иных наследуемых признаков.

"Мы предположили, что у разных позвоночных некоторые хромосомы становятся половыми или сливаются с половыми чаще, чем другие. Это имеет фундаментальное значение, проясняющее наиболее общие механизмы эволюции. Например, и на половых хромосомах человека есть "добавленные" элементы, которые раньше были частями неполовых хромосом", — рассказал ученый Института экологической и сельскохозяйственной биологии (X-BIO) ТюмГУ Артем Лисачев.

Ученые выделили образцы ДНК из конкретных хромосом игуаны и нашли среди них те, которые "налипли" на половые хромосомы и стали с ними одним целым. Некоторые комбинации слившихся хромосом оказались уникальными, тогда как другие, по словам ученых, часто играют роль половых или слившихся с половыми у других видов. Например, среди "налипших" была обнаружена хромосомная пара, которая является половой у млекопитающих, а также у обычных ящериц (семейство Lacertidae).

В будущем результаты исследования, как отметили авторы, вероятно, помогут усовершенствовать технологии, необходимые при сохранении генофондов редких и ценных видов, при выведении сортов растений и пород животных, а также при лечении генетических заболеваний, связанных с нарушениями половых хромосом.

В дальнейшем научный коллектив продолжит проверку новой гипотезы на генетическом материале других видов. Для окончательного решения вопроса о закономерности или случайности слияний хромосом в конкретных комбинациях потребуется анализ генома многих видов как рептилий, так и птиц и млекопитающих, объяснили в ТюмГУ.