Генетические магистрали. Ученые выяснили, что эволюция животных идет по заранее определенным путям
Международная группа ученых под руководством исследователей из Венского университета обнаружила, что эволюция животного мира происходит не по случайным траекториям, а движется ограниченным количеством необратимых генетических «магистралей».
Эти хромосомные пути были проложены общим предком всех животных, существовавшим более 600 миллионов лет назад.
В рамках наиболее масштабного сравнительного исследования ученые проанализировали более 5800 геномов хромосомного масштаба, представляющих 4454 вида из 19 типов животных (в том числе от простейших кораллов и губок до моллюсков и человека). На основе этих данных ученые разработали концепцию «эволюционной топологии генома», которая позволила разместить разнообразие генетических структур на единой карте и проследить, как изменялась ДНК на протяжении сотен миллионов лет.
Ключевым двигателем этих масштабных перестроек оказался необратимый процесс, который исследователи называют «слиянием со смешением». Когда две хромосомы соединяются, а их гены перемешиваются, восстановление исходного порядка становится невозможным. Подобные действия навсегда изменяют траекторию полосы потомства в геномном пространстве и определяют дальнейшее развитие групп животных, воздействуя на гены, ответственные за регуляцию и личное развитие организмов.
Разработанная система координат позволяет не только реконструировать прошлое, но и выявлять уникальные группы с изолированной геномной архитектурой, такие как комары, стеклянные губки или дождевые черви. Это позволяет определить эволюционно исключительные виды, требующие первоочередного внимания со стороны ученых и экологических организаций для сохранения биоразнообразия. Кроме того, новая модель позволяет предсказывать потенциальные будущие направления изменения геномов. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science Advances.