Геном утконоса оказался сложнее своего хозяина
Утконос — водоплавающее отряда однопроходных, одно из самых известных эндемичных животных Австралии. Это необычное существо похоже на смесь рептилии, млекопитающего и птицы.
Так стоит ли удивляться, что «расшифровав утконоса» и сравнив его «код» с хромосомными комплектами вторых животных, исследователи открыли в нём «кусочки» всё тех же птиц, млекопитающих и рептилий? Стоит.
Начальная расшифровка наследственной информации диковинного создания была совершена интернациональным консорциумом учёных под управлением Уэсли Уоррена (Wesley Warren) из центра расшифровки геномов университета в Сент-Луисе (Genome Sequencing Center). И записанный «код судьбы» был не меньше необычным, чем сам утконос.
Учёные проанализировали геном самки утконоса Гленни (Glennie) из австралийского штата Новый Южный Уэльс. Исследователи нашли порядка 18,5 тысячи генов и сравнили их последовательности с генетической информацией человека, мыши, собаки, курицы и опоссума.
Заполучив ценныю эти, биологи сейчас разбираются в «лоскутном одеяле» открытий, каковые окажут помощь определить больше об эволюции животного мира и, например, млекопитающих.
Состояние расшифровки геномов животных на сегодня (иллюстрация с сайта Nature).
Пример: одним из главных отличительных показателей млекопитающих есть наличие у них молочных желёз, благодаря которым они вскармливают собственное потомство молоком. У утконоса нет сосков, но однако присутствуют железистые участки кожи, каковые выделяют молоко (насыщенное жирами, белками и сахарами) через поры.
Совершённый широкий анализ продемонстрировал, что у утконоса имеется гены, несущие ответственность за выработку казеина (главного белка молока всех млекопитающих). Из этого генетики делают вывод, что появление молока у млекопитающих случилось более 166 миллионов лет назад (по окончании того как последние отделились от завропсид, от которых позднее случились птицы и современные рептилии).
Вторая несколько учёных взялась за изучение генов, несущих ответственность за образование яйцеклеток утконоса. Они кроме этого поведали большое количество увлекательного.
Эмбрион будущего детёныша начинается в утробе матери в течение 21 дня, после этого самка откладывает маленькое яйцо с кожистой скорлупой. По прошествии ещё 11 дней на свет появляются детёныши с не всецело дифференцированными органами.
Как сумчатые они развиваются дальше, питаясь молоком матери.
Биологи узнали, что утконос владеет четырьмя генами, каковые присутствуют у млекопитающих и важны за образование первичной оболочки яйцеклетки (zona pellucida), облегчающей её оплодотворение. Наряду с этим у него кроме этого имеются два совпадения по гену ZPAX, что ранее был обнаружен у птиц, рыб и амфибий.
Помимо этого, в наследственной информации этого животного присутствует ген, что имеется у рыб и куриц и несёт ответственность за образование вителлогенина (белка-предшественника, на котором строится желток яйца). Это указывает, что вителлогенин показался до отделения от завропсидов (с одной оговоркой: в случае если у куриц три гена, кодирующих вителлогенин, то у утконоса он один).
Ещё одно занимательное наблюдение: были отысканы гены, кроме этого присутствующие у животных с прекрасно развитым обонянием (к примеру грызунов и псов). Другими словами не обращая внимания на то что утконос плавает под водой с закрытыми глазами, ушами и ноздрями, он ориентируется не только посредством расположенных на его «клюве» рецепторов, чувствительных к электрическим сигналам, но и, быть может, по запаху.
Но генетики нашли и более интересные факты. Так, другие черты утконоса, свойственные современным рептилиям, как выяснилось, эволюционировали раздельно.
Как мы знаем, что мужские особи «австралийского аборигена» владеют ядовитыми шпорами на задних лапах. Яд, что в них расположен, способен убить животное размером с собаку и принести значительные болевые ощущения человеку.
Как и яд рептилий, он является смесью как минимум трёх пептидов. Но данный коктейль показался в следствии дублирования генов утконоса, отличающихся от генов современных рептилий.
То, что яды были похожи, — пример конвергентной эволюции у двух различных животных.
Известно кроме этого, что пол детёныша утконоса определяют не две (как у млекопитающих, в частности человека, и птиц), а десять хромосом из 52. Наряду с этим хромосомы, хоть и маркируются как X и Y, совсем не похожи ни на одну из X-хромосом человека, мыши либо собаки.
Более того, X-хромосомы утконоса имеют больше сходства с Z-хромосомами птиц.
Получается, что половые хромосомы плацентарных, и ген Sry, расположенный на Y хромосоме, эволюционировал уже по окончании того, как однопроходные отклонились от млекопитающих, что случилось существенно позднее, чем считалось ранее.
«Отечественные половые хромосомы являются обычными аутосомами утконоса», — поясняет Дженнифер Грэйвс (Jennifer Graves), исследовательница из Австралийского национального университета (Australian National University), ранее участвовавшая в расшифровке генома опоссума.
Приблизительно те же результаты взяли биологи, изучающие строение микро-РНК утконоса. Среди них были те, что видятся лишь у куриц (но не у млекопитающих), и напротив.
«Как ни необычно, но мы вправду поняли, что морфология животного отображается на уровне молекулярной биологии в его геноме, не смотря на то, что это вовсе не необходимое условие», — додаёт Грегори Хеннон (Gregory Hannon) из личной некоммерческой лаборатории Cold Spring Harbor Laboratory в Нью-Йорке. Он кроме этого есть одним из авторов неспециализированной статьи, размещённой в издании Nature.
Утконос владеет чертами как рептилий, так и птиц, и млекопитающих (иллюстрация NSF/Nature).
Так, выходит, что части генома различных животных сосуществуют в хромосомном комплекте одного организма, делают вывод учёные в пресс-релизе университета Вашингтона в Сент-Луисе.
Наряду с этим практически половину генома утконоса составляют некодирующие последовательности ДНК, множество копий перемещающихся генетических элементов (как у большинства млекопитающих), но наряду с этим существенно реже видятся микросателлиты, каковые к тому же по строению больше напоминают те же участки у рептилий. Баланс комплементарных пар оснований (а их по неотёсанным оценкам порядка 2,2 миллиарда) смещён в сторону А-Т пар.
Точно возможно заявить, что полученная информация (её вы отыщете тут) будет ещё продолжительно разбираться по кирпичикам и обрабатываться, а различия в геномах других животных и утконоса приписываться тем либо иным изюминкам видов.
В будущем же учёные грезят добраться до генома не меньше любопытного родственника утконоса – ехидны. Но пока это кроме того не обозримое будущее.
