Бесполезные пылинки оказались строительными блоками всех геномов

Новое исследование предполагает, что микрохромосомы - тип крошечных хромосом, обнаруженных у птиц и рептилий, - имеют более длительную историю и большую роль у млекопитающих, чем мы когда-либо предполагали.

Выстроив последовательность ДНК микрохромосом у многих различных видов, исследователи смогли показать последовательность этих молекул ДНК в семьях птиц и рептилий, последовательность, которая насчитывает сотни миллионов лет.

Более того, команда обнаружила, что эти фрагменты генетического кода были зашифрованы и помещены на более крупные хромосомы сумчатых и плацентарных млекопитающих, включая человека. Другими словами, геном человека не совсем такой, как предполагалось ранее.

“Мы выстроили эти последовательности птиц, черепах, змей и ящериц, утконоса и людей и сравнили их“, - говорит генетик Дженни Грейвс из Университета Ла Троб в Австралии. “Удивительно, но микрохромосомы были одинаковыми у всех видов птиц и рептилий. Что еще более удивительно, они были такими же, как крошечные хромосомы Амфиоксуса - маленького рыбоподобного животного без позвоночника, у которого последний раз был общий предок с позвоночными 684 миллиона лет назад“.

Проследив эти микрохромосомы до древнего Амфиоксуса, ученые смогли установить генетические связи со всеми его потомками. Эти крошечные “пылинки“ на самом деле являются важными строительными блоками для позвоночных, а не просто аномальными вкраплениями.

Похоже, что большинство млекопитающих в процессе эволюции поглотили и перемешали свои микрохромосомы, что сделало их похожими на нормальные фрагменты ДНК. Исключением является утконос, у которого несколько участков хромосом выстроены в линию с микрохромосомами, что позволяет предположить, что этот метод вполне мог служить “ступенькой“ для других млекопитающих в этом отношении, по мнению исследователей.

Исследование также показало, что микрохромосомы не только сходны у многих видов, но и находятся в одном и том же месте внутри клеток. “Они не только одинаковы у каждого вида, но и собираются вместе в центре ядра, где они физически взаимодействуют друг с другом, что предполагает функциональную согласованность“, - говорит биолог Пол Уотерс из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралия.

“Это странное поведение не относится к большим хромосомам в наших геномах“. Исследователи считают, что недавние достижения в технологии секвенирования ДНК позволили последовательно секвенировать микрохромосомы, а также лучше установить, откуда пришли эти фрагменты ДНК и каково их предназначение.

Неясно, есть ли эволюционное преимущество в кодировании ДНК в более крупных хромосомах или в микрохромосомах, и результаты, изложенные в этой статье, могут помочь ученым положить конец этой конкретной дискуссии - хотя остается много вопросов.

Исследование предполагает, что подход с использованием больших хромосом, который развился у млекопитающих, на самом деле не является нормальным состоянием и может быть недостатком: например, гены гораздо плотнее упакованы в микрохромосомы.

“Вместо того, чтобы быть нормальными, хромосомы людей и других млекопитающих были наполнены большим количеством “мусорной ДНК“ и зашифрованы разными способами“, - говорит Грейвс .

“Новые знания помогают объяснить, почему существует такой широкий спектр млекопитающих с совершенно разными геномами, населяющих каждый уголок нашей планеты“.