Способность к размножению – фундаментальная черта всей жизни. Поэтому эволюция биологов представляет большой интерес для эволюционных биологов, как эволюционировало воспроизводство и как оно функционирует на генетическом уровне. На раннем этапе развития эмбриона животного клетки делятся на два основных типа: зародышевые и соматические клетки.
Клетки зародышевой линии присутствуют в репродуктивных органах и содержат генетическую информацию, которая передается следующему поколению, тогда как соматические клетки – это клетки, которые составляют остальную часть организма. Биологи обнаружили, что у некоторых организмов определенные гены и повторяющиеся последовательности ДНК удаляются, когда клетки становятся либо соматическими, либо зародышевыми, что означает, что не все клетки в организме содержат один и тот же геном.
У некоторых видов целые хромосомы специфичны для зародышевой линии. Одна такая хромосома у зебровых зябликов называется хромосомой с ограничением по зародышевой линии (GRC). Впервые международная команда под руководством Александра Су на факультете экологии и генетики Упсальского университета выполнила комплексный геномный, транскриптомный и протеомный анализ GRC у зебровых зябликов.
GRC является самой большой хромосомой в геноме зебрового вьюрка и составляет более 10 процентов генома.
"GRC – очень странная хромосома. Мы обнаружили, что некоторые из его генов повторяются десятки и даже сотни раз, тогда как соматические клетки имеют только одну копию гена."говорит Кормак Кинселла, один из первых авторов исследования.
Идентифицируя конкретные гены и сравнивая их с геномными данными других видов, ученые смогли разгадать эволюционную историю GRC. Результаты показали, что GRC насчитывает десятки миллионов лет и, вероятно, присутствует у всех видов певчих птиц, которые составляют половину всех видов птиц. Ученые также считают, что GRC стал важным фактором в развитии птиц, потому что там обнаружено много генов, связанных с ранним эмбриональным развитием.
Поскольку GRC не присутствует в соматических клетках, экспрессия его генов влияет только на клетки зародышевой линии, тем самым защищая соматические клетки от возможных негативных эффектов.
«Поскольку мы обнаружили экспрессию GRC на уровне РНК и белка, мы ожидаем, что наши доказательства того, что отбор, действующий на GRC, станет отправной точкой для дальнейших захватывающих открытий."говорит Франсиско Руис-Руано, другой первый автор исследования.