Теперь международная группа исследователей во главе с учеными из Института биоинформатики Вирджинии в Технологическом институте Вирджинии изучила ДНК этих близкородственных мух, чтобы выяснить, как эти животные смогли адаптироваться и выжить в таких близких, но чрезвычайно разных экологических условиях.Одна из причин заключается в поразительном изобилии повторяющихся элементов ДНК, которые до недавнего времени считались не более чем неиспользованными буквами в словесной игре.
Объяснение будет опубликовано на этой неделе в Трудах Национальной академии наук.«Мы пришли к пониманию того, что не все повторяющиеся последовательности являются мусорной ДНК», — сказал Павел Михалак, доцент Института биоинформатики Вирджинии. «Эти повторяющиеся последовательности все чаще признаются агентами адаптивных изменений.
Мы обнаружили большее, чем ожидалось, количество генетических вариаций в этих повторяющихся последовательностях между популяциями мух и увидели, что это изменение привело к потенциально функциональным различиям в важных биологических процессах, таких как стресс. сопротивление и спаривание ".Даже в условиях миграции, скрещивания и почти полного исчезновения популяций окружающая среда является движущей силой генофонда плодовых мух в Каньоне Эволюции.Два склона каньона расположены на расстоянии примерно двух футбольных полей друг от друга в основании — от 100 до 400 метров — но склон, обращенный на юг, является тропическим и может получать в восемь раз больше солнечного света, в то время как склон, обращенный на север, более темный. , больше похож на европейский лес.
Животные генетически адаптируются в зависимости от того, живут ли они на более сухой и жаркой стороне каньона или на более влажной и прохладной стороне.Исследователи извлекли ДНК из собранных в каньоне мух, затем идентифицировали и нанесли на карту повторяющиеся образцы того, что исследователи геномики называют «мобильными элементами» — последовательностей ДНК, способных спонтанно изменять положение в геноме.
Ученые обнаружили, что мухи, взятые с противоположных сторон каньона, показали значительную разницу в составе и распределении подвижных элементов.Биологические роли этих повторяющихся элементов, прыгающих с места, загадочны.Их в основном рассматривают как «геномных паразитов», но в этом исследовании исследователи обнаружили, что мобильная ДНК может обеспечить генетические новинки, задействованные в виде определенных уникальных для популяции функциональных обогащений, которые не являются случайными и целенаправленными.«Первым шоком был огромный объем генетических вариаций, обусловленных динамикой мобильных элементов, включая кодирующие и регуляторные области генома, а вторым было количество популяционно-специфичных вставок мобильных элементов ДНК», — сказал Михалак. «Примерно 50 процентов вставок были уникальными для популяции».
Считается, что более 65 процентов генов, вызывающих заболевания, у людей имеют функциональные аналоги у мух, включая многие гены, участвующие в определенных видах рака, болезнях Альцгеймера и Паркинсона, сердечных заболеваниях и других заболеваниях.Это открытие дополняет текущее понимание биоразнообразия и способности видов адаптироваться к быстро меняющимся климатам и другим условиям окружающей среды.Исследование было проведено учеными из Института биоинформатики Вирджинии, отделов биологических наук и охраны рыб и дикой природы Технологического института Вирджинии, Мемориального онкологического центра Слоуна-Кеттеринга и Института эволюции Хайфского университета, Израиль.
Поддержку оказали Израильско-американский фонд бинациональных наук и Исследовательский фонд генетики и молекулярной эволюции Ансела Тейхера.По сценарию Джона Пастора