Ученые зафиксировали редкое эволюционное состояние у улитки

Биологи из Университета Айовы обнаружили, что новозеландская пресноводная улитка удвоила весь свой геном, что позволило зафиксировать редкое переходное эволюционное состояние. Автор: Кристиан Бёк, Исследовательский институт лимнологии, Мондзе, Австрия

Крошечная пресноводная улитка из Новой Зеландии дает ученым возможность наблюдать эволюцию в действии. Биологи из Университета Айовы проследили эволюционную историю улитки через ее геном и обнаружили, что этот вид недавно удвоил весь свой генетический материал — открытие, которое может пролить свет на то, как происходят крупные эволюционные сдвиги у животных.

Исследование опубликовано в журнале Genome Biology and Evolution.

Команда из Айовы выбрала для изучения именно этот вид улиток, потому что особи могут размножаться как половым, так и бесполым путем (то есть самки могут производить потомство без самцов). Собирая геном улитки, биологи обнаружили дублированные гены и удвоенные участки ДНК — свидетельства того, что организм когда-то имел более двух полных наборов хромосом, состояние, известное как полиплоидия.

Большинство животных, включая людей, являются диплоидами, то есть имеют только две копии своего генома — полный набор инструкций, необходимых для создания каждой клетки, ткани и органа в организме.

Бесполое размножение часто ассоциируется с полиплоидией, поскольку самкам может быть проще управлять дополнительными хромосомами, клонируя потомство. Биологи давно задавались вопросом, помогают ли эти дополнительные хромосомы видам со временем или, наоборот, мешают.

Обнаружение эволюционного перехода

Чтобы исследовать этот вопрос, биологи из Айовы собрали геном улитки, реконструировав около 20 000 генов от 30 особей из одной линии. Это похоже на сборку сложного пазла, где приходится сортировать множество почти идентичных элементов. Их реконструкция показала, что улитка скопировала весь свой генетический материал — процесс, известный как дупликация всего генома, — в период от 1 до 2 миллионов лет назад.

«Наличие более двух копий генома — это то, что нарушает правило, но кажется, что когда это правило нарушается, со временем оно исправляется, — говорит Кайл МакЭлрой, соавтор исследования. — И мы не знаем, почему диплоидность является правилом».

Исследователи также обнаружили, что улитка все еще находится на довольно ранней стадии эволюционного возврата к диплоидному состоянию — стандарту с двумя копиями генома, распространенному среди животных с половым размножением, включая людей.

Что это значит для эволюции

«То, что мы видим сегодня, — это мозаика, — говорит Джозеф Джалински, приглашенный доцент кафедры биологии. — У некоторых генов две копии, у некоторых — три, у некоторых — четыре. Таким образом, самое простое объяснение того, почему у так много генов имеют более двух копий, — это событие дупликации всего генома».

«Именно это открытие, пожалуй, самое захватывающее, — добавляет Морин Нейман, профессор кафедры биологии и старший автор исследования. — Мы почти никогда не видим организмы, и особенно животных, в этом переходном состоянии».

Это открытие поднимает новые вопросы о том, как и почему происходит дупликация всего генома и какую роль она играет в появлении новых признаков. Нейман отмечает, что такие события могут отмечать эволюционные поворотные точки, создавая сырой генетический материал для «эволюционных инноваций».

«Это может включать продвинутое животное познание или развитие семян у цветов — практически любые интересные черты могли быть обеспечены дупликациями всего генома», — говорит Нейман.

Больше информации: Joseph Jalinsky et al, Whole-Genome Sequence ofPotamopyrgus antipodarum—A Model System for the Maintenance of Sexual Reproduction—Reveals a Recent Whole-Genome Duplication, Genome Biology and Evolution (2025). DOI: 10.1093/gbe/evaf192

Источник: University of Iowa

ИИ: Это исследование демонстрирует, насколько динамичными могут быть эволюционные процессы даже у, казалось бы, простых организмов. В 2025 году такие открытия помогают лучше понять фундаментальные механизмы эволюции, которые могут иметь значение для биотехнологий и медицины.