Генетики проанализировали ДНК 240 видов млекопитающих и нашли их исключительные черты

Сразу в нескольких статьях, опубликованных в специальном выпуске журнала Science, команда Zoonomia продемонстрировала, что сравнительная геномика может не только показать, как определенные виды получают удивительны свойства, но и помочь ученым понять, какие части нашего генома являются функциональными и как они могут влиять на наше здоровье.

В исследованиях ученые выявили и целые области геномов, и отдельные «буквы» ДНК, которые наиболее консервативны, то есть неизменны, у разных видов млекопитающих и на протяжении миллионов лет эволюции. Вероятно, эти фрагменты ДНК биологически наиболее ценны. Генетики обнаружили генетическую основу таких исключительных признаков млекопитающих, как способность впадать в спячку или улавливать слабые запахи на расстоянии многих километров.

Выводы были получены в результате анализа образцов ДНК, собранных более чем 50 различными научными учреждениями по всему миру, включая Альянс дикой природы Сан-Диего, который предоставил множество геномов видов, находящихся под угрозой исчезновения.

Более 150 генетиков внесли свой вклад в проект, который является крупнейшим в мире ресурсом сравнительной геномики млекопитающих. Один руководителей проекта Элинор Карлссон, директор группы геномики позвоночных в Институте Брода Массачусетского технологического института и Гарварда говорит: «Одна из главных проблем геномики в том, что у человека очень большой геном, и мы не знаем, что он делает. Это собрание статей действительно показывает, как много мы можем узнать, изучая геномы других млекопитающих».

В одном из опубликованных исследований генетики показали, что по меньшей мере 10% ДНК человека, которые есть и у других видов, крайне консервативны. Многие из них не входят в гены, кодирующие белки. Более 4 500 фрагментов почти идеально сохраняются у 98% изученных видов миллионы лет.

Большинство сохранившихся регионов ДНК изменялись медленнее, чем происходят случайные мутации в геноме. Они участвуют в эмбриональном развитии и регулируют экспрессию РНК. Регионы, которые изменялись чаще, определяли взаимодействие животного с окружающей средой, например, через иммунные реакции или развитие кожи.

Исследователи также определили участки генома, связанные с несколькими исключительными чертами млекопитающих, такими как большой размер мозга, превосходное обоняние и способность впадать в зимнюю спячку.

Исследование, проведенное генетиками Йельского университета, изучило более 10 000 генетических «делеций», характерных для человека, используя данные Zoonomia и экспериментальный анализ, и связало некоторые из них с работой нейронов.

Другие опубликованные сегодня работы по Zoonomia показали, что млекопитающие диверсифицировались до массового вымирания динозавров; дали генетическое объяснение того, почему знаменитая ездовая собака 1920-х годов по кличке Балто смогла выжить в суровых условиях Аляски; обнаружили специфические для человека изменения в организации генома.

Ученые использовали машинное обучение для определения областей генома, связанных с размером мозга; описали эволюцию регуляторных последовательностей в геноме человека; исследовали последовательности ДНК, которые перемещаются по геному; обнаружили, что виды, исторически имевшие меньшие популяции, сегодня подвержены большему риску вымирания; сравнили отдельные гены почти 500 видов млекопитающих.

Секвенирование геномов млекопитающих в рамках проекта Zoonomia и предыдущих проектов продолжается с 2005 года. Эти исследования и широкий спектр вопросов, на которые они отвечают, являются лишь малой частью того, что можно сделать, сравнивая геномы млекопитающих. .