Стосунки на 30 млн років: вчені виявили тисячі фрагментів чужорідної ДНК у геномі тарганів (фото)
Тарганів часто вважають істотами, що можуть вижити за будь-яких умов, за потреби нейтралізувавши токсини або регенерувати втрачені кінцівки. Учені переглянули геном тарганів і натрапили на несподіване відкриття.
Учені виявили докази того, що таргани могли отримали величезний обсяг ДНК від бактерій, що мешкають у їхніх тілах. Це відкриття ставить під сумнів усталені уявлення про те, як часто генетичний матеріал переміщується між різними видами, пише ScienceAlert.
Дослідницька група з Сіднейського університету вивчила геноми тарганів та їхніх близьких родичів — термітів. Таргани вже відомі своєю надзвичайною здатністю виживати в суворих умовах, частково завдяки генетичним ознакам, пов’язаним із стійкістю до токсинів та відновленням тканин.
Однак дослідники виявили щось несподіване: десятки тисяч фрагментів ДНК, які, як видається, походять від бактеріального виду під назвою Blattabacterium cuenoti.
Давно відомо, що ця бактерія мешкає всередині тарганів і сприяє переробці азоту. Дотепер вчені не усвідомлювали, що така велика кількість бактеріальної ДНК могла потрапити до геному тарганів.
Цей процес відомий як горизонтальне перенесення генів (HGT), яке відбувається, коли генетичний матеріал переміщується між видами, а не успадковується від батьків.
Горизонтальне перенесення генів
HGT є поширеним явищем серед бактерій та інших мікроорганізмів, але загалом вважалося, що серед тварин і рослин він зустрічається набагато рідше. Уперше його описали в Японії в 1959 році, а пізніше його вивчали такі фахівці, як Майкл Сівянен, Раві Джайн, Марія Рівера і Джеймс Лейк.
Дослідники Сіднейського університету зазначили: "Ми виявили численні химерні вставки, що складаються з до дев’яти коротких сегментів із різних ділянок геному B. cuenoti".
Вони додали, що їхні результати вказують на широке поширення HGT у геномах еукаріотів і можуть мати важливі наслідки для адаптації та утворення нових видів.
Команда проаналізувала повні послідовності геномів 18 видів тарганів і термітів. Хоча ці дві групи мають спільного предка, більшість видів термітів втратили зв’язок із B. cuenoti протягом своєї еволюційної історії.
На відміну від багатьох попередніх досліджень, у цьому дослідженні також шукали невеликі некодуючі фрагменти ДНК. Ці фрагменти ДНК не кодують білків і часто ігнорувалися в попередніх геномних дослідженнях.
Дослідники виявили 40 485 фрагментів ДНК B. cuenoti у геномах досліджуваних комах. У певних видів було виявлено від 93 до 4 900 фрагментів. До цієї роботи було зареєстровано менше ніж 300 випадків горизонтального перенесення генів у будь-якому еукаріотичному організмі.
Деякі з цих фрагментів ДНК зберігаються в геномах тарганів щонайменше 28,7 мільйона років.
Горизонтальне перенесення генів відрізняється від звичайного успадкування. Замість того, щоб ДНК передавалася від батьків до нащадків, генетичний матеріал переміщується між неспорідненими видами, які живуть у тісному контакті.
У цьому випадку бактеріальна ДНК, ймовірно, потрапила в клітини тарганів упродовж тривалого періоду співіснування.
Учені поки що не знають, чи приносять ці запозичені фрагменти ДНК тарганам якусь користь. Деякі з них можуть мати корисні функції, тоді як інші — бути нейтральними або навіть дещо шкідливими.
Дослідники зазначили, що тривале збереження цих вставних фрагментів вказує на кілька можливостей: вони могли набути біологічних функцій, мати незначний вплив або спричиняти лише незначні недоліки, які природний відбір не усунув.
Останні досягнення в аналізі геномів виявили більше прикладів горизонтального перенесення генів поза межами мікроорганізмів. Це дослідження свідчить про те, що це явище може бути набагато поширенішим, ніж вважалося раніше, особливо серед тварин, які взаємодіяли з бактеріями впродовж довгого періоду часу.
Дослідники планують продовжувати вивчення геномів тарганів та інших видів, які є господарями бактеріальних партнерів. Їхня мета — визначити, чи впливає якийсь із 40 485 фрагментів ДНК на біологічні процеси.
Учені зазначили: "Майбутні дослідження тарганів та інших видів, що містять облігатні ендосимбіотичні прокаріоти, допоможуть виявити будь-які функціональні ефекти вставок, забезпечивши більш всебічне розуміння того, як горизонтальний перенос генів формує еволюцію геному".
Інші новини науки
- Кішок часто вважають незалежними і відстороненими домашніми улюбленцями, з якими не завжди виходить порозумітися. Однак учені розповіли про напрочуд простий спосіб, як завести з ними розмову.
- Нове дослідження дало відповідь на поширенне запитання: де краще зберігати шоколад? Частина людей вважає, що в холодильнику, а інші надають перевагу шафі.