Ett internationellt team har rekonstruerat genomorganisationen för den tidigaste gemensamma förfadern av alla däggdjur. Det rekonstruerade förfädets genom kan hjälpa till att förstå utvecklingen av däggdjur och bevara moderna djur. Den tidigaste däggdjurets förfader såg troligen ut som detta fossila djur, Morganucodon, som levde för cirka 200 miljoner år sedan. Kredit:Wikipedia av användaren Funkmonk, Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported-licens
Varje modernt däggdjur, från ett näbbdjur till en blåval, härstammar från en gemensam förfader som levde för cirka 180 miljoner år sedan. Vi vet inte mycket om detta djur, men organisationen av dess genom har nu beräkningsmässigt rekonstruerats av ett internationellt team av forskare. Verket publiceras 30 september i Proceedings of the National Academy of Sciences .
"Våra resultat har viktiga konsekvenser för att förstå utvecklingen av däggdjur och för bevarandeinsatser", säger Harris Lewin, framstående professor i evolution och ekologi vid University of California, Davis, och senior författare på tidningen.
Forskarna använde högkvalitativa genomsekvenser från 32 levande arter som representerar 23 av de 26 kända däggdjursorden. De inkluderade människor och schimpanser, wombats och kaniner, sjökor, tamboskap, noshörningar, fladdermöss och pangoliner. Analysen inkluderade också kyckling- och kinesiska alligatorgenom som jämförelsegrupper. Vissa av dessa genom produceras som en del av Earth BioGenome Project och andra storskaliga insatser för genomsekvensering av biodiversitet. Lewin är ordförande för arbetsgruppen för Earth BioGenome Project.
Rekonstruktionen visar att däggdjurets förfader hade 19 autosomala kromosomer, som kontrollerar nedärvningen av en organisms egenskaper utanför de som kontrolleras av könsbundna kromosomer (dessa är parade i de flesta celler, vilket gör 38 totalt), plus två könskromosomer, sa Joana Damas, första författare på studien och postdoktor vid UC Davis Genome Center. Teamet identifierade 1 215 block av gener som konsekvent förekommer på samma kromosom i samma ordning över alla 32 genom. Dessa byggstenar i alla däggdjursgenom innehåller gener som är avgörande för att utveckla ett normalt embryo, sa Damas.
Kromosomer stabila över 300 miljoner år
Forskarna hittade nio hela kromosomer eller kromosomfragment i däggdjurets förfader, vars generordning är densamma i moderna fåglars kromosomer.
"Detta anmärkningsvärda fynd visar den evolutionära stabiliteten i ordningen och orienteringen av gener på kromosomerna över en förlängd evolutionär tidsram på mer än 320 miljoner år," sa Lewin.
Däremot innehöll regioner mellan dessa konserverade block fler repetitiva sekvenser och var mer benägna för brott, omarrangemang och sekvensduplikationer, som är viktiga drivkrafter för genomevolution.
"Förfäders genomrekonstruktioner är avgörande för att tolka var och varför selektiva tryck varierar mellan genom. Denna studie etablerar ett tydligt samband mellan kromatinarkitektur, genreglering och kopplingsbevarande", säger professor William Murphy, Texas A&M University, som inte var en författare på papper. "Detta ger grunden för att bedöma det naturliga urvalets roll i kromosomutvecklingen över livets däggdjursträd."
Forskarna kunde följa förfädernas kromosomer framåt i tiden från den gemensamma förfadern. De fann att graden av kromosomomarrangemang skilde sig åt mellan däggdjurslinjer. Till exempel, i idisslarens härstamning (som leder till moderna nötkreatur, får och rådjur) skedde en acceleration i omarrangemang för 66 miljoner år sedan, när en asteroidnedslag dödade dinosaurierna och ledde till uppkomsten av däggdjur.
Resultaten kommer att hjälpa till att förstå genetiken bakom anpassningar som har gjort det möjligt för däggdjur att blomstra på en föränderlig planet under de senaste 180 miljoner åren, sa författarna. + Utforska vidare
