Ученые успешно определили геномный состав осьминогов, обнаружив колоссальные 2,8 миллиарда пар оснований в 30 хромосомах. Это стало результатом комплексных компьютерных исследований генома и сравнения с другими видами головоногих моллюсков.
Эта высококачественная эталонная последовательность прокладывает путь к пониманию биологии осьминога и отслеживанию его эволюционной траектории.
Результаты, которые проливают свет на динамичную эволюционную историю генома осьминога, обогатят исследования в области нейробиологии, поведения и развития.
Осьминоги — удивительные животные, которые служат важными модельными организмами в нейробиологии, исследованиях познания и биологии развития. Чтобы глубже понять их биологию и эволюционную историю, необходимы проверенные данные о составе их генома, которых до сих пор не было.
Ученые из Венского университета (University of Vienna) вместе с международной исследовательской группой теперь смогли восполнить этот пробел и в ходе исследования определили впечатляющие цифры: 2,8 миллиарда пар оснований, расположенных в 30 хромосомах. То, что звучит так просто, является результатом сложного компьютерного анализа генома и сравнения с геномами других видов головоногих моллюсков.
Это революционное исследование опубликовано в научном журнале G3: Genes/Genomes/Genetics.
Осьминоги вместе с кальмарами и каракатицами относятся к группе колеоидных головоногих моллюсков, состоящей из нескольких сотен видов, характеризующихся весьма различным образом жизни, строением тела и приспособлениями к окружающей среде.
Изучение этих животных имеет давнюю традицию, поскольку нейрональная пластичность мозга осьминога – то есть способность мозга меняться и адаптироваться по мере того, как вы учитесь и испытываете новые ощущения – свидетельствует о существовании функционально аналогичных мозгу структур млекопитающих. Это делает их сравнительной модельной группой для нейрофизиологических исследований.
Кроме того, их способность регенерировать части своего тела, а также быстрые изменения структуры тела, важные для маскировки и общения, делают осьминогов популярным объектом исследований для изучения того, как эти инновационные черты возникли – и как они изменились – во время эволюция.
Закрытие разрыва
В исследовательском сообществе растет потребность в подробных знаниях о геномах головоногих моллюсков, чтобы понять эволюцию их уникальных черт и их биологию. Важным вкладом в достижение данной цели является кодирование генома обыкновенного осьминога на уровне хромосом – информация, которая до сих пор не была доступна.
Теперь эта проблема была исправлена исследовательской группой из Венского университета, которая – вместе с коллегами из Левенского университета (KU Leuven), Национального центра геномного анализа (CNAG) и Зоологической станции Антона Дорна (Stazione Zoologica Anton Dohrn) – предоставили недостающие данные и провели обширные молекулярно-биологические и компьютерные исследования генома осьминога.
«Благодаря нашим нынешним технологиям, используемым в геномных исследованиях, мы смогли создать своего рода «карту генома» осьминога, показывающую, как генетическая информация организована на уровне хромосом», — объясняет автор исследования Далила Дестанович (Dalila Destanović).
Этот эталонный геном, который имеет высокую степень разрешения на уровне хромосом, позволит научному сообществу лучше понять характеристики и биологию этих удивительных животных, с одной стороны, а также проследить историю эволюции Octopus vulgaris с другой.
Исследовательские группы теперь могут продолжить изучение или понять эволюционную траекторию колеоидных головоногих моллюсков и более отдаленных родственных им моллюсков, таких как моллюски или улитки.
2,8 миллиарда пар оснований – 30 хромосом
Фактически, исследователям удалось идентифицировать 30 хромосом в геноме Octopus vulgaris , в которых расположены 99,34% из 2,8 миллиардов пар оснований. Это означает, что у ученых теперь есть высококачественная эталонная последовательность, которая послужит основой для дальнейших исследований функции генов и, следовательно, для лучшего понимания биологических свойств обыкновенного осьминога.
Хромосомная структура генома Octopus vulgaris также даст представление о динамической истории эволюции этих организмов путем оценки скорости перестройки хромосом.
Уже сейчас, сравнивая геном Octopus vulgaris с геномами четырех других видов осьминогов, исследователи смогли показать, что все хромосомы демонстрируют многочисленные структурные изменения, произошедшие в ходе эволюции, путем отрыва частей хромосом, их перестановки и повторного соединения на той же самой хромосоме.
«Даже среди близкородственных видов мы наблюдали многочисленные структурные изменения хромосом. Это открытие ставит вопросы о динамике геномов на протяжении всей их эволюционной истории и открывает возможность исследовать, как это связано с их уникальными чертами», — заключает Далила Дестанович.
Динамичная эволюционная история генома осьминога охватывает период в 44 миллиона лет, и многие интересные исследовательские вопросы все еще остаются открытыми.
Результаты текущего исследования позволят ответить на некоторые из этих вопросов путем объединения традиционных исследований Octopus vulgaris в области нейробиологии, поведения и развития с молекулярно-генетическими открытиями в этих областях.
Авторы другого исследования утверждают, что
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
