Η μεγαλύτερη σύγκριση γονιδιωμάτων χαρτογραφεί την εξέλιξη των ζώων σε μη αναστρέψιμους αυτοκινητόδρομους

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης πραγματοποίησαν τη μεγαλύτερη σύγκριση γονιδιωμάτων ζώων σε επίπεδο χρωμοσωμάτων, αποκαλύπτοντας ότι η εξέλιξη της αρχιτεκτονικής του ζωικού DNA ακολουθεί ένα περιορισμένο σύνολο μονόδρομων "εξελικτικών αυτοκινητόδρομων" αντί να αλλάζει τυχαία. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 19 Αυγούστου στο Science Advances, εισάγει ένα πλαίσιο που ονομάζεται εξελικτική τοπολογία γονιδιώματος, το οποίο προβάλλει τη δομική ποικιλομορφία 5.821 γονιδιωμάτων από 4.454 είδη σε 19 συνομοταξίες ζώων σε έναν ενιαίο χάρτη.univie+1

Ένας οδικός χάρτης 600 εκατομμυρίων ετών

Όλα τα ζωντανά ζώα κατάγονται από έναν κοινό πρόγονο που υπήρχε πριν από περισσότερα από 600 εκατομμύρια χρόνια. Από τότε, τα χρωμοσώματα έχουν συγχωνευθεί, διασπαστεί και αναδιαταχθεί, αλλά μέχρι τώρα, η κατανόηση αυτών των αλλαγών σε όλο το εύρος της ζωικής ζωής δεν ήταν εφικτή. Η νέα μελέτη, με επικεφαλής τους Darrin Schultz και Oleg Simakov, ξεπέρασε αυτό το εμπόδιο εργαζόμενη αποκλειστικά με συναρμολογήσεις σε επίπεδο χρωμοσωμάτων, οι οποίες τοποθετούν κάθε γονίδιο στη σειρά κατά μήκος πλήρων χρωμοσωμάτων αντί να προσφέρουν την κατακερματισμένη εικόνα "προσχεδίου" που είναι τυπική για τα περισσότερα αλληλουχημένα γονιδιώματα.sflorg+1

"Για πρώτη φορά, μπορούμε να δούμε χιλιάδες γονιδιώματα σε έναν ενιαίο χάρτη και να εντοπίσουμε τις μοναδικές διαδρομές κατά μήκος των οποίων εξελίχθηκε το DNA των ζώων", δήλωσε ο Schultz, ο οποίος διεξήγαγε το έργο ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στη Βιέννη και είναι πλέον επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Lehigh.univie+1

Σύντηξη με ανάμειξη: Ένα εισιτήριο χωρίς επιστροφή

Στον πυρήνα των ευρημάτων βρίσκεται μια διαδικασία που η ομάδα ονομάζει "σύντηξη με ανάμειξη". Όταν δύο προγονικά χρωμοσώματα συγχωνεύονται, τα γονίδιά τους αναμιγνύονται μόνιμα με τρόπο που δεν μπορεί να αναιρεθεί. Επειδή η διαδικασία είναι μη αναστρέψιμη, λειτουργεί ως αξιόπιστος δείκτης κοινής καταγωγής και ωθεί τις μεγάλες ομάδες ζώων σε διακριτές, μη επικαλυπτόμενες περιοχές αυτού που οι ερευνητές ονομάζουν "χώρο αρχιτεκτονικής γονιδιώματος".sflorg+1

"Η κατανόηση αυτών των κανόνων της εξέλιξης δεν μας λέει μόνο για το παρελθόν", δήλωσε ο Simakov. "Μας επιτρέπει επίσης να αναρωτηθούμε προς τα πού μπορεί να κατευθυνθεί η εξέλιξη του γονιδιώματος στο μέλλον και μας δίνει τη δυνατότητα να προσδιορίσουμε βασικά μέτρα για τη διατήρηση της ζωικής βιοποικιλότητας".univie

Επιπτώσεις για τη διατήρηση και τη μελλοντική έρευνα

Το πλαίσιο επισημαίνει γενεαλογίες που καταλαμβάνουν μοναδικές, απομονωμένες θέσεις στον χάρτη, όπως ομάδες όπως τα υαλώδη σφουγγάρια, τα κουνούπια και οι γαιοσκώληκες, των οποίων η αρχιτεκτονική του γονιδιώματος δεν έχει στενή αντιστοιχία. Τέτοιοι εξελικτικά διακριτοί οργανισμοί θα μπορούσαν να τεθούν σε προτεραιότητα για βαθύτερη μελέτη ή προσπάθειες διατήρησης. Η ομάδα απέδειξε επίσης ότι η τοπολογία μπορεί να προσομοιώσει πιθανές μελλοντικές κατευθύνσεις της εξέλιξης του γονιδιώματος, προσφέροντας ένα εργαλείο για τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο η βιοποικιλότητα μπορεί να συνεχίσει να μεταβάλλεται.lifescience+1