Forskere rekonstruerer genomet fra den fælles forfader til alle pattedyr

Ethvert moderne pattedyr, fra et næbdyr til en blåhval, stammer fra en fælles forfader, der levede for omkring 180 millioner år siden. Vi ved ikke ret meget om dette dyr, men organisationen af ​​dets genom er nu blevet beregnet rekonstrueret af et internationalt hold af forskere. Værket udgives 30. september i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Vores resultater har vigtige konsekvenser for forståelsen af ​​udviklingen af ​​pattedyr og for bevaringsindsatsen," sagde Harris Lewin, anerkendt professor i evolution og økologi ved University of California, Davis, og seniorforfatter på papiret.

Forskerne trak på genomsekvenser af høj kvalitet fra 32 levende arter, der repræsenterer 23 af de 26 kendte rækker af pattedyr. De omfattede mennesker og chimpanser, wombats og kaniner, søkøer, tamkvæg, næsehorn, flagermus og pangoliner. Analysen inkluderede også kyllingens og kinesiske alligatorgenomer som sammenligningsgrupper. Nogle af disse genomer produceres som en del af Earth BioGenome Project og andre storstilede biodiversitetsgenomsekventeringsbestræbelser. Lewin er formand for arbejdsgruppen for Earth BioGenome Project.

Rekonstruktionen viser, at pattedyrets forfader havde 19 autosomale kromosomer, som kontrollerer nedarvningen af ​​en organismes egenskaber uden for dem, der kontrolleres af kønsbundne kromosomer (disse er parret i de fleste celler, hvilket gør 38 i alt), plus to kønskromosomer, sagde Joana Damas, førsteforfatter på undersøgelsen og en postdoc-forsker ved UC Davis Genome Center. Holdet identificerede 1.215 blokke af gener, der konsekvent forekommer på det samme kromosom i samme rækkefølge på tværs af alle 32 genomer. Disse byggesten i alle pattedyrs genomer indeholder gener, der er afgørende for at udvikle et normalt embryo, sagde Damas.

Kromosomer stabile over 300 millioner år

Forskerne fandt ni hele kromosomer eller kromosomfragmenter i pattedyrets forfader, hvis gener er den samme i moderne fugles kromosomer.

"Dette bemærkelsesværdige fund viser den evolutionære stabilitet af rækkefølgen og orienteringen af ​​gener på kromosomer over en udvidet evolutionær tidsramme på mere end 320 millioner år," sagde Lewin.

I modsætning hertil indeholdt regioner mellem disse konserverede blokke flere gentagne sekvenser og var mere tilbøjelige til brud, omlejringer og sekvensduplikationer, som er væsentlige drivkræfter for genomudvikling.

"Forfædres genom-rekonstruktioner er afgørende for at fortolke, hvor og hvorfor selektive tryk varierer på tværs af genomer. Denne undersøgelse etablerer et klart forhold mellem kromatinarkitektur, genregulering og bindingsbevaring," sagde professor William Murphy, Texas A&M University, som ikke var forfatter til papir. "Dette giver grundlaget for at vurdere den rolle, naturlig selektion spiller i kromosomudviklingen på tværs af livets pattedyrs træ."

Forskerne var i stand til at følge de forfædres kromosomer frem i tiden fra den fælles forfader. De fandt ud af, at hastigheden af ​​kromosomomlejring var forskellig mellem pattedyrslinjer. For eksempel skete der i drøvtygger-slægten (der fører til moderne kvæg, får og hjorte) en acceleration i omarrangering for 66 millioner år siden, da et asteroidenedslag dræbte dinosaurerne og førte til fremkomsten af ​​pattedyr.

Resultaterne vil hjælpe med at forstå genetikken bag tilpasninger, der har gjort det muligt for pattedyr at blomstre på en foranderlig planet i løbet af de sidste 180 millioner år, sagde forfatterne. + Udforsk yderligere

Sekventering sætter kødædende kromosomer i kontekst