Секвенирован и проанализирован геном «живого ископаемого» — латимерии.

Latimeria chalumnae

С тех пор, как в 1938 году южноафриканский рыбак извлек из своих сетей зоологическую находку века — 1,5-метровую латимерию — ученые выявили два вида этих «живых ископаемых» (один из них обитает у берегов Африки, другой — Индонезии). Латимерии с их мясистыми, крупными плавниками и круглыми хвостами выглядят как жившие в меловом периоде целаканты, современники динозавров.

Наряду с двоякодышащими рыбами, целаканты в биологическом плане гораздо ближе к человеку и другим млекопитающим, чем к лучеперым, к которым относится подавляющее большинство современных рыб. Древние кистеперые были первыми позвоночными, отважившимися на покорение суши, поэтому данные о геноме африканской латимерии (Latimeria chalumnae), секвенированном и проанализированном международной командой ученых, могут многое рассказать о происхождении и эволюции четвероногих. В частности, результаты работы позволили поставить точку в давнем споре: кто же наши более близкие «родственники» — целаканты или двоякодышащие? Вопрос был решен в пользу последних, однако геном какого-либо из двоякодышащих (значительно более сложный, чем у латимерии) вряд ли будет секвенирован в ближайшее время.

Хотя латимерий часто называют «живыми ископаемыми», на самом деле они отнюдь не застыли во времени, остановившись в своей эволюции: анализ генов, кодирующих белки, показал, что в ДНК целакантов медленно, но непрерывно накапливались изменения. Свидетельством неспешной эволюции латимерий также служит анализ ДНК африканского и индонезийского видов. В гомеозисных генах этих видов, отделенных друг от друга 6 млн лет назад, в 11 раз меньше различий, чем в гомеозисных генах человека и шимпанзе, которые дифференцировались 6−8 млн лет назад.

Вероятно, столь медленное развитие латимерий обусловлено снижением влияния естественного отбора: они обитают на больших глубинах, где жизнь течет довольно размеренно и спокойно. Впрочем, анализ генома латимерии показал, что далеко не во всем эволюция латимерий так нетороплива: значительное количество мобильных элементов (некодирующей части генома, играющей важную роль в регуляции генов) перемещалось внутри генома достаточно быстро. Некодирующие ДНК могут стать важным источником эволюционных изменений, но на данный момент их роль в развитии латимерий не изучена.

Как и ожидалось, в геноме латимерии зашифрованы шаги эволюции на пути от плавника-кисти к лапам наземных позвоночных. Например, целаканты и современные четвероногие имеют общую регуляторную последовательность, отвечающую за развитие конечностей. Были и неожиданные открытия. Латимерия оказалась первым из известных позвоночных, у которых отсутствуют гены, кодирующие иммуноглобулин М — практически универсальный инструмент иммунной системы. Пара отдаленно напоминающих иммуноглобулин М белков, гены для которых присутствуют в геноме рыбы, — не самая лучшая ему замена.

Ученые уверены, что дальнейший анализ генома латимерии позволит узнать еще много интересного о нашем собственном далеком прошлом и процессе освоения суши.

По материалам Nature News