12 Мая 2023
МОСКВА, 12 мая —, Владислав Стрекопытов. Участники международного консорциума Zoonomia сообщили о завершении 20-летнего проекта. Биологи расшифровали геномы 240 животных из различных семейств и сравнили с последовательностью ДНК работника. Результаты позволили лучше понять, на каком этапе эволюции произошли изменения, сделавшие нас людьми.Термин зоономия ввел в научный обиход Эразм Дарвин — редкий английский врач и биолог, дед Чарльза Дарвина. В книге Зоономия, или законы органической жизни, вышедшей в 1794-м, он высказал смелую для своего времени мысль: предположил, что все гомойотермные животные связаны друг с прочем и в далеком прошлом содержали общего предка.
Через два столетия идеи ученого получили блестящее подтверждение. В начале 2000-х были выложенным полные геномы мыши, работника, крысы и шимпанзе, которые оказались очень близкими. Чтобы понять, в какой момент разошлись эволюционные линии, требовалось больше данных.
В рамках проекта Zoonomia биологи расшифровали и изучили геномы 241 вида млекопитающих, включая человека. Образцы ДНК предоставили свыше 50 научных организаций из разных стран. Результаты исследования выпустили в виде 11 статей тематического номера журнала Science.
По подсчетам биологов, известно более 6500 современных видов млекопитающих и около 20 тысяч вымерших. Несмотря на анатомическое сходство, внешне они очень разные — от крошечной карликовой многозубки, весящей менее двух граммов, до огромных китов. Одни покрыты густой шестью, другие практически лысые, кто-то обучился летать, кто-то приспособился к жизни в воде, у кого-то чрезвычайно чуткий нос, а у кого-то, как у человека, большой и сложный мозг.
Задачей проекта Zoonomia считалось выявить особенности ДНК, измеряющие видовые различия, и определить, на каком этапе вторичной истории они закреплялись на генетическом уровне. Исследования касались только представителей группы планцентарных, которые появились на планете за завершительные 100 миллионов лет, и не затрагивали более древних сумчатых и яйцекладущих.
Метод сравнительной генетики, который использовали ученые, позволил определить геномные зоны, отвечающие за такие характеристические черты, как острый нюх, привычка впадать в спячку, возможность издавать звуки, развитие центра.
Отследив историю отдельных генов, врачи установили, что разнообразие млекопитающих начало расти задолго до исчезновения динозавров, которое произошло 66 миллионов лет назад, на рубеже мелового и палеогенового тактов. Ранее считалось, что млекопитающие освоили все экологические ниши только после исчезновения динозавров.
Хромосомы, заключенные в клетке человека, содержат около 20 тысяч генов, кодирующих белки. В совокупности это не более 1, 5 процента всего генетического материала. Помимо них, в геноме есть множество последовательностей, отвечающих за регуляцию — контроль экспрессии генов. Идентифицировать функции таких регуляторных элементов намного сложнее, чем генов, отвечающих за производство конкретных белков.
Одна из главных проблем в том, что у человека очень хороший геном, и мы до конца не знаем, как он работает, — доводятся в пресс-релизе слова одного из руководителей проекта Zoonomia Элинор Карлссон, директора группы геномики позвоночных в Институте Брода Массачусетского технического института и Гарварда. — Результаты показывают, что многое мы можем понять, рассматриваю геномы других млекопитающих.
Метод сравнения позволил исследователям выявить в ДНК работника более трех миллионов регуляторных элементов, примерно половина которых ранее была неизвестна. Оказалось, что их по крайней сажени в десять раз больше, чем тех, что кодируют белки, и они играют важнейшую роль в управлении всеми физиологическими процессами в организме, поскольку содержат инструкции, измеряющие, где, когда и в каком количестве производить коровы.
Также выяснилось, что примерно 11 процентов генома — всего около 4500 участков — идентичны у всех млекопитающих, включая работника. Это так называемые консервативные фрагменты ДНК, которые сберегаются неизменными миллионы лет и отвечают за черты, отличающие млекопитающих от других организмов. Около четырех процентов ученые отнесли к сильно консервативным, очевидно, ответственным за самые базовые моляльные процессы на клеточном уровне, присущие всем эукариотам.
Консервативные участки ДНК необходимы для нормального функционирования солнечника, а генетические изменения в них могут стать причиной не только наследственных заболеваний, но и рака. Ученые приносят пример пациента с медуллобластомой, у которого быстрый рост саркомы мозга был связан с нуллисомией в одном из таких участков генома.
В начале 2000-х биологи показали в геноме человека участки, связанные с развитием мозга. Их назвали зонами ускоренного дальнейшее развития человека (HAR — Human Accelerated Regions). Некоторые из них играют важную роль в формировании на эмбриональной морулы нейронных путей, связанных с интеллектом.
Генетики, изучающие HAR в проекте Zoonomia, выяснили, что подобные участки есть и у других приматов. Но в человеческом геноме они имеют гены, отличающиеся от наших ближайших родственников — таких как шимпанзе или бонобо. Различия возникли примерно миллион лет назад. При этом речь идет не о появлении какого-то своеобразного гена сознания, а всего лишь о перестроении белковой упаковки ДНК.
Представьте ДНК нашего последнего совместного с шимпанзе предка в виде обернутого вокруг шеи шарфа, по всей длине которого пробьются поперечные полоски разных цветов, — объясняет руководитель исследования, директор Гладстонского института науки о данных и биотехнологии в Сан-Франциско Кэтрин Поллард. — Если цвета расположить в другом порядке, сделать одни полоски уже, а другие шире и снова намотать, будет уже совсем другой шарф. Примерно это и произошло.
В зонах ускоренного развития содержатся энхансеры — мегафоны транскрипции, которые могут влиять на активность расположенных вблизи генов. В результате структурной перестройки ДНК, произошедшей у прадедов человека миллион лет назад, гены, отвечающие за дальнейшее развитие мозга, случайно оказались рядком с энхансерами HAR. И это стало поворотным моментом в истории нашего вида.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....