С помощью так называемых ископаемых генов ученые смогли проследить эволюцию млекопитающих гораздо точнее, чем это было ранее возможно с помощью ископаемых находок. Результат: в генеалогическом древе млекопитающих человек образует общую ветвь с землеройками, пушными трепетами, грызунами и зайцеобразными, так называемыми супраприматами. Точное знание происхождения представляет не только исторический интерес, но и огромное значение для медицинских исследований.
Отношения между современными видами и расами часто можно вывести из морфологических характеристик, таких как телосложение и строение костей. Окаменелости давно исчезнувших форм жизни также позволяют ученым в хронологическом порядке проследить появление современных, но также и давно вымерших существ. Команда под руководством Dr. Юрген Шмитц из Института экспериментальной патологии Центра молекулярной биологии воспаления (ZMBE) Мюнстерского университета. С помощью так называемых «прыгающих генов» они смогли объяснить, как люди связаны с многочисленными группами животных.
Человек тесно связан с собакой или мышью?
В рамках проекта, финансируемого Немецким исследовательским фондом, Шмитц смог доказать, что среди приматов генеалогического древа млекопитающих люди образуют общую ветвь с землеройками, пушными трепетами, грызунами и зайцеобразными, так называемые супраприматы. «До сих пор нельзя было окончательно исключить, что люди более тесно связаны с собаками, чем с мышами. Теперь это мнение однозначно опровергнуто», - сообщают Шмитц и Кригс, которые только что опубликовали свои результаты вместе с другими коллегами в известном журнале «PLoS Biology» с открытым доступом.
Важно иметь правильное представление о семейных отношениях, например, в медицинских исследованиях. «Нам нужны надежные генеалогические деревья для сравнительных исследований людей и животных», - объясняет Криг. Вопреки тому, что иногда изображают, собаки, кошки и другие хищники более тесно связаны с копытными животными, китами, летучими мышами и насекомоядными, такими как ежи, чем с приматами и, следовательно, с людьми. Африканские млекопитающие, такие как слоны и ламантины, рано отделились от собственной ветви. Южноамериканские млекопитающие, такие как муравьеды, ленивцы и броненосцы, представляют собой первое отделение млекопитающих, их линия отделилась от предков других млекопитающих около 90-100 миллионов лет назад.
«Прыжковые гены» в качестве помощников
Прыгающие гены, также известные как транспозоны, в основном представляют собой функционально нейтральные участки ДНК. Транспозоны представляют собой мобильные модули генома и были впервые обнаружены в 1950-х годах Барбарой МакКлинток во время цитогенетических исследований кукурузы. Шмитц и его команда работают над особым классом прыгающих генов, РНК-транспозонами, которые не вырезаются и не встраиваются в другой участок хромосомы, а копируются и вставляются. «Эти вставки происходят в случайных позициях генома у людей примерно один раз на 200 рождений», - объясняет Шмитц.
Миллиарды потенциальных сайтов интеграции можно найти в геноме человека. Эти подвижные элементы представляют интерес для Шмитца и его команды, поскольку они могут сохраняться в хромосомах в течение очень длительного периода времени, практически не меняясь. Их деятельность можно проследить более чем на 100 миллионов лет. Около 45 процентов человеческого генома можно четко проследить до прыгающих генов. Для сравнения, менее двух процентов генома человека отвечает за кодирование белков.
Если сравнить наличие тех или иных прыгающих генов в точке их вставки в геноме разных видов животных, то взаимосвязь можно надежно прочесть по наличию или отсутствию транспозонов. «Мобильные элементы часто фрагментированы. Мы определяем место вставки, тип прыгающего гена и тип фрагментации», - объясняет Ян Оле Кригс, один из сотрудников Шмитца. Дальнейшие подсказки дают повторы нуклеотидной последовательности с обеих сторон транспозонов, которые возникают в результате процесса вставки. Если все факторы идентичны у разных видов, то ясно, что они обусловлены одним и тем же событием транспозиции и, следовательно, общим предком.