От акул до кошек: учёные составили карту геномов 51 вида животных

Исследователи составили генетическую карту-схему более полусотни видов животных, в том числе кошек, дельфинов, кенгуру, пингвинов, акул и черепах. Проделанная научная работа углубила понимание эволюции и связей между людьми и животными.


Ведущий автор геномного проекта — Майкл Шатц, профессор компьютерных наук и биологии в Университете Джона Хопкинса, США. Он сказал, что собранная информация, в частности, сыграет важнейшую роль для анализа человеческого здоровья. Как известно, лекарства начинают испытывать на мышах и других животных, так что познания о геномах тех же лабораторных мышей и других подопытных видов принесут непосредственную пользу.

Участники проекта «Геномы позвоночных» секвенировали, то есть досконально прочитали с помощью оборудования, геномы 51 вида позвоночных. Предпочтение отдавали полезным для понимания эволюции человека. Исследователи разработали новые алгоритмы и компьютерные программы, чтобы ускорить секвенирование до нескольких дней, хотя раньше такая «раскладка по полочкам» занимала от нескольких месяцев в случаях с животными до нескольких десятилетий, когда дело дошло до человеческого генома.

Млекопитающие — часть царства позвоночных. Оказалось, что у выкармливающих потомство молоком, в том числе обезьян, собак, кошек, мышей и людей, в ДНК от 50% до 99% сходства, и почти все аналогичные гены — от общего предка, который существовал около 200 млн лет тому назад.

Сопоставляя геномы рассмотренных видов в целом, специалисты научились определять, когда и где последовательности ДНК расходились и к чему эти различия привели с точки зрения здоровья людей. Но, по словам исследователей, эта работа была ограничена количеством и качеством изученных геномов позвоночных.

Геномы позвоночных состоят из миллиардов элементов, а это чрезмерно много, чтобы любая из существующих технологий секвенирования сумела прочитать такое количество «букв» за один полный проход. Поэтому исследователям приходится опираться на инструменты, которые разделяют геном на читаемые участки. Затем программное обеспечение на основе этих сегментов определяет, как из них складывается единая картина-головоломка. Но прежние технологии не справлялись с этим пазлом.

Шатц рассказал, что новое ПО благодаря новейшим данным секвенирования и алгоритмам их компоновки лучше поработало с отдельными сегментами, и так сложилась полная картина.



Чтобы испытать созданную методику, исследователи нанесли на карту геном певчей птицы зебровая амадина, который ранее секвенировали для исследований эволюции мозга. Новейшая технология не в пример лучше справилась с повторной сборкой генома из участков, отображая более точную и цельную карту. Кстати, специально разработанное ПО сделали общедоступным онлайн через веб-платформу Galaxy.

Научный коллектив намерен продолжить свой проект, пересобрав как минимум по одному геному из всех 275 отрядов позвоночных.

Шатц добавил, что в каком-то смысле они работают над эволюционной машиной времени. В процессе получается проследить, как позвоночные видоизменялись на протяжении веков и в результате положили начало генов и последовательностей, которые своим уникальным образом запечатлелись в людях.