Kaikkien aikojen laajin genomivertailu kartoittaa eläinten evoluutiota peruuttamattomilla valtaväylillä

Wienin yliopiston tutkijat ovat toteuttaneet kaikkien aikojen laajimman eläinten kromosomitason genomivertailun. Se paljastaa, että eläinten DNA:n arkkitehtuurin evoluutio seuraa rajoitettua määrää yksisuuntaisia "evolutiivisia valtaväyliä" satunnaisen muuttumisen sijaan. Elokuun 19. päivänä Science Advances -lehdessä julkaistu tutkimus esittelee evolutiivisen genomitopologian viitekehyksen, joka heijastaa 5 821 genomin rakenteellista monimuotoisuutta 4 454 lajista ja 19 eläinpääjaksosta yhdelle kartalle.univie+1

600 miljoonan vuoden tiekartta

Kaikki elävät eläimet polveutuvat yhteisestä esi-isästä, joka eli yli 600 miljoonaa vuotta sitten. Sen jälkeen kromosomit ovat fuusioituneet, jakautuneet ja järjestyneet uudelleen, mutta tähän asti näiden muutosten ymmärtäminen koko eläinkunnan laajuudessa ei ollut mahdollista. Darrin Schultzin ja Oleg Simakovin johtama uusi tutkimus ylitti tämän esteen työskentelemällä yksinomaan kromosomitason kokoonpanojen kanssa. Ne asettavat jokaisen geenin järjestykseen kokonaisten kromosomien varrelle sen sijaan, että tarjoaisivat useimmille sekvensoiduille genomeille tyypillisen pirstaleisen "luonnosnäkymän".sflorg+1

"Ensimmäistä kertaa voimme nähdä tuhansia genomeja yhdellä kartalla ja jäljittää ne ainutlaatuiset polut, joita pitkin eläinten DNA on kehittynyt", sanoi Schultz, joka teki työn Wienissä tutkijatohtorina ja on nyt apulaisprofessori Lehighin yliopistossa.univie+1

Fuusio sekoittumisella: paluuton matka

Löydösten ytimessä on prosessi, jota tiimi kutsuu nimellä "fuusio sekoittumisella". Kun kaksi esi-isien kromosomia yhdistyy, niiden geenit sekoittuvat pysyvästi tavalla, jota ei voi perua. Koska prosessi on peruuttamaton, se toimii luotettavana yhteisen alkuperän merkkinä ja työntää merkittävät eläinryhmät erillisiin, päällekkäisiin alueisiin siinä, mitä tutkijat kutsuvat "genomin arkkitehtuuriavaruudeksi".sflorg+1

"Näiden evoluution sääntöjen ymmärtäminen ei kerro meille vain menneisyydestä", Simakov sanoi. "Se antaa meille myös mahdollisuuden kysyä, mihin genomin evoluutio saattaa seuraavaksi mennä, ja auttaa meitä tunnistamaan keskeisiä toimenpiteitä eläinten biodiversiteetin suojelemiseksi".univie

Vaikutukset suojeluun ja tulevaan tutkimukseen

Viitekehys nostaa esiin linjoja, jotka miehittävät kartalla ainutlaatuisia ja eristyneitä paikkoja. Tällaisia ryhmiä ovat esimerkiksi lasisienet, hyttyset ja lierot, joiden genomin arkkitehtuurilla ei ole läheistä vastinetta. Tällaiset evolutiivisesti erottuvat eliöt voitaisiin asettaa etusijalle syvempää tutkimusta tai suojelutoimia varten. Tiimi osoitti myös, että topologia voi simuloida genomin evoluution mahdollisia tulevia suuntia, tarjoten työkalun tutkia, miten biodiversiteetti voi jatkaa muuttumistaan.lifescience+1