Команда исследователей во главе с доктором. Сара Зандерс из отдела фундаментальных наук в Fred Hutch выяснила, почему гибриды между этими дрожжами (обычно называемые делящимися дрожжами) почти полностью стерильны, несмотря на то, что им 99%.5 процентов идентичны на уровне ДНК.
Исследование, опубликованное в этом месяце в журнале с открытым доступом eLife, показало, что удивительно быстрое начало бесплодия имеет две основные причины.
Во-первых, исследование показало, что перестройки генома ограничивают способность гибридов производить потомство, содержащее полный набор генов. Во-вторых, исследование показало, что три гена мейотического драйва серьезно снижают фертильность у гибридов.
Гены мейотического влечения — это «эгоистичные гены», которые сохраняются и распространяются среди населения, обманывая процесс полового размножения, чтобы увеличить свою собственную передачу. Зандерс и его коллеги нашли доказательства трех независимо действующих мейотических драйверов, которые каким-то образом убивают клетки, которые их не наследуют. Их комбинированного действия достаточно, чтобы почти полностью снизить плодовитость гибридов.
«Как изменения в структуре генома, так и мейотические факторы обычно наблюдаются у других организмов, в том числе в человеческих популяциях, — сказал Зандерс, — но наша способность обнаруживать и полностью понимать их биологию значительно улучшается в генетических модельных организмах, таких как делящиеся дрожжи."
Исследователи также обнаружили, что два вида и гибриды между ними сильно различаются по своей склонности к анеуплоидии или аберрантным хромосомным конфигурациям.
Такая анеуплоидия обычно наблюдается при раке человека, а также является основной причиной врожденных дефектов, таких как синдром Дауна. «Разработанная нами модель предоставляет захватывающие средства для раскрытия причин, лежащих в основе генетической предрасположенности к анеуплоидии», — сказал Зандерс.
Работа также является примером уникальной атмосферы научного сотрудничества в Fred Hutch. Зандерса консультировал д-р. Джеральд Смит, чья лаборатория в Fred Hutch изучает рекомбинацию и мейоз у делящихся дрожжей, и доктор.
Хармит Малик, также из отдела фундаментальных наук в Fred Hutch, чья лаборатория изучает эволюционные генетические конфликты и видообразование. Хотя эта атмосфера предоставила наилучшую возможность для новых открытий, Малик и Смит также отметили способность Зандерса объединить сильные стороны обеих лабораторий для окончательного успеха проекта.
«Несмотря на то, что видообразование является одной из самых интригующих проблем в биологии, которую даже Дарвин назвал« тайной загадок », наша способность понимать, как формируются новые виды, будет значительно усилена новыми модельными системами, в которых мы можем полностью понять генетические и молекулярная основа, лежащая в основе гибридной дисфункции ", — сказал Малик. "Перспектива использования этих открытий для понимания генетической основы хромосомной дисфункции и болезней человека впечатляет, и это предсказуемый результат таких фундаментальных исследований."