Исследователи из Германии, Франции и России прочитали геном стерляди (Acipenser ruthenus) — вида осетровых рыб, обитающего в реках Черного, Азовского и Каспийского морей, а также в бассейнах Северной Двины, Оби и Енисея.
С эволюционной точки зрения представители семейства осетровых — очень древние рыбы. По данным палеонтологов, осетровые появились 250 миллионов лет назад и с тех пор очень незначительно изменились, по крайней мере внешне. Нынешнее исследование показало, что геном осетровых тоже очень мало изменился с эпохи динозавров. «Геномы осетровых являются важной частью головоломки, которая помогает нам понять происхождение позвоночных животных. И ее до сих пор не хватало», — объясняет интерес исследователей профессор Манфред Шартл (Manfred Schartl) из Вюрцбургского университета.
Авторы работы на генетическом материале доказали, что осетровые возникли на рубеже верхнего девона и каменноугольного периода около 345 миллионов лет назад. Для этого ученые изучили белки, кодируемые генами стерляди, и вычислили так называемую скорость эволюции белков. Изменение белков у осетровых рыб происходило очень медленно. Его скорость сравнима со скоростью эволюции белков у латимерий и акул, других рыб, живущих без существенных изменений более 300 миллионов лет.
Геном стерляди состоит из 120 хромосом, включающих в себя 47 500 генов, имеет длину в 1,8 миллиарда пар нуклеотидных оснований. Исследователи обнаружили, что около 180 миллионов лет назад геном стерляди стал тетраплоидным: то есть вместо обычного двойного набора хромосом у нее их стало четыре. Удвоение генома не является неожиданностью. «Такие процессы неоднократно оказывали значительное влияние на эволюцию генома позвоночных», — говорит Манфред Шартл. Но ученых удивило то, что удвоение генома произошло настолько давно. «В течение столь длительного промежутка времени мы ожидали бы более глубоких изменений генома, потому что у тетраплоидных организмов генные сегменты часто теряются, заглушаются или приобретают новую функцию с течением времени», — говорит профессор Аксель Мейер (Axel Meyer) из Университета Констанца.
Генетики давно спорили относительно генома осетровых. Одни признавали их полиплоидными видами, другие называли «функциональными диплоидами», то есть такими, у которых геном сначала удвоился, но потом в ходе развития число работающих генов снова уменьшилось. Теперь стало ясным, что для стерляди верна первая точка зрения. «Мы обнаружили, что стерлядь не вернулась в диплоидное состояние. Вместо этого она сохранила неожиданно высокую степень структурной и функциональной полиплоидии», — говорит Манфред Шартл. Такое сохранение можно объяснить медленными темпами молекулярной эволюции генома стерляди.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Ecology and Evolution.
