Исследователи считают, что эти случаи интрогрессивной гибридизации — способ передачи генетического материала и, потенциально, признаков от одного вида к другому посредством межвидового спаривания — являются лишь первыми из многих игл, ожидающих своего обнаружения в очень большом генетическом стоге сена. . Хотя считается, что интрогрессивная гибридизация является обычным явлением среди растений, это открытие предполагает, что гибридизация у млекопитающих, возможно, не является эволюционным тупиком, который обычно считали биологи.Биолог Райс Майкл Кон и ученый-компьютерщик Луай Наклех сообщили, что два вида мышей из разных мест в Европе и Африке имели общий генетический код с очевидным эволюционным преимуществом, по крайней мере, три раза на протяжении столетий.Кон, который отслеживает генетические корни мышей, чтобы увидеть, как развиваются благоприятные эволюционные черты, и Накле, который изучает эволюцию путем сравнения геномных данных, поделились своими выводами на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Мыши являются обычным объектом для эволюционных исследований млекопитающих, потому что они быстро размножаются, и биолог может проследить за многими поколениями на протяжении своей карьеры. По словам исследователей, способность отслеживать такие взаимодействия имеет значение для генетики и здоровья человека.Кон ранее подробно описал мутацию у обычных европейских домовых мышей (Mus musculus domesticus), которая дала им устойчивость к варфарину, яду грызунов, который также используется для разжижения крови у людей.
Доказательства показали, что мутация появилась у мышей примерно через 10 лет после введения варфарина и, по-видимому, была связана с географически удаленными алжирскими мышами (Mus spretus), несущими ту же мутацию.Но в этом проекте рассматривались только небольшие участки генома мыши на одной хромосоме, где, как было известно, существовал рассматриваемый мутантный ген, Vkorc1. «Этот ген адаптивно внедрился между этими мышами, и было известно, что он вызывает сопротивление в то время, когда некоторые ученые считали, что такие события не должны происходить», — сказал Кон, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии.«Тогда возник вопрос:« Редко ли это или распространено?
Благодаря подходу, который мы использовали в этой статье, мы теперь знаем, что он не уникален », — сказал он. В новом исследовании сравниваются данные в масштабе генома 21 мыши, которые произошли из 15 разных мест в Европе и Африке.Кон, Наклех и ведущий автор Кевин Лю, их бывший научный сотрудник, занимающийся постдокторской диссертацией, а ныне доцент Университета штата Мичиган, использовали суперкомпьютеры Райс и программное обеспечение PhyloNet-HMM с открытым исходным кодом лаборатории Наклех, чтобы определить статистически вероятные связи между повторно секвенированными полными геномами. некоторые были определены недавно, а некоторые были собраны ранее в рамках огромных усилий, направленных на понимание эволюционного происхождения генома лабораторных мышей.
Они обнаружили еще два набора геномных регионов или участков, которые демонстрировали события гибридизации; один, кажется, предшествует колонизации Европы M. m. domesticus, а другой повлиял на обоняние субъектов — определенное эволюционное преимущество для мышей, ищущих еду или партнеров. «Очевидно, это важный локус», — сказал Кон.«Выскочившая категория — это обонятельные гены, — сказал Наклех, доцент информатики и биологических наук, который думал о крупномасштабных исследованиях генома мыши с Коном с тех пор, как оба приехали в Райс в 2004 году». нужно проработать биологию, чтобы выяснить, как произошла эта гибридизация ».«Новый статистический метод, разработанный в группе Луая, может только сказать вам, есть ли событие или нет. Он не может сказать вам, почему оно существует или что оно делает.
Но он дает вам возможность начать поиск», — добавил Кон.Он сказал, что длина общих геномных трактов дает ключ к оценке их возраста и эволюционной динамики. Чем длиннее регион, тем позже произошло событие гибридизации.
А некоторые могут быть «генами-драйверами», которые тянут за собой соседние участки ДНК. «Одна из проблем состоит в том, чтобы увидеть, какие гены являются драйверами, то есть они кодируют биологическую функцию, которой может способствовать естественный отбор, и которые просто следуют за ней», — сказал он.Кон ожидает, что будущие исследования покажут доказательства большей гибридизации мышей из исследованных регионов и из более отдаленных мест, хотя он также понимает, что многие события никогда не будут обнаружены.«Гибриды не всегда проходят испытание, наложенное эволюцией, и исчезают из записей», — сказал он. «Мы не можем их измерить, потому что не можем сосчитать то, что не видим».Накле сказал, что другие исследования могли упустить доказательства гибридизации, потому что исследователи специально не искали их. «Почему вообще биологи, изучающие геномы млекопитающих, не обнаружили гибридизацию?
Я думаю, это потому, что они начали с гипотезы о том, что этого не может быть, и использовали инструменты, которые игнорировали бы ее.«Этот документ показывает ценность сотрудничества между биологами и учеными, занимающимися большими данными», — сказал он. «Это также показывает, что биологам необходимо разработать более сложные вычислительные методы».Соавторами статьи являются студенты бакалавриата Райс Итан Стейнберг и Александр Йоззо, а также бывший научный сотрудник Райс Ин Сун, работающий сейчас в Китайской академии сельскохозяйственных наук в Пекине.
Исследование поддержали Национальный институт сердца, легких и крови при Национальном институте здравоохранения, Национальная медицинская библиотека, Национальный научный фонд (NSF) и Центр Кека Консорциума побережья Мексиканского залива. Исследователи использовали суперкомпьютер DAVinCi, финансируемый NSF, которым управляет Институт информационных технологий Кена Кеннеди Райса.