Известно давно, что даже такие виды, как волки, собаки, кой-вои, большие кошки и киты, могут скрещиваться. Тем не менее, несмотря на этот обмен генами, эти животные остаются обособленными видами. Новая публикация в журнале Nature проливает свет на это явление, выявив необычную область внутри Х-хромосомы, действующую как мощная «времянка», сохраняющая генетические различия между видами.
Ученые из Техасского университета А&М по ветеринарной медицине и биомедицинским наукам (VMBS) использовали продвинутый искусственный интеллект для анализа геномов 22 видов млекопитающих. Это выявило огромный участок на Х-хромосоме, называемый X-сцепленным районом без рекомбинации (XLRD), который остается удивительно неизменным в течение более 100 миллионов лет. Покрывая почти 30% Х-хромосомы, эта область действует как барьер для обмена генами, помогая сохранять границы видов даже при наличии скрещивания.
“Ранее у нас не было подробных карт того, как гены перемешиваются во время размножения,” — поясняет доктор Николь Фоли, ведущий автор исследования. “Это перемешивание генетического материала через рекомбинацию часто усложняет попытки проследить эволюционные связи. Аналитика генома с использованием ИИ теперь позволяет ученым расшифровать этот скрытый план развития.”
XLRD действует как «времянка», сохраняя снимок родственных связей, который в противном случае был бы замаскирован повсеместным обменом генов между видами.
“Удивительно то, что XLRD, похоже, является повторяющимся и древним признаком у млекопитающих,” — говорит Фоли. “Он углубляется в одно и то же место на Х-хромосомах разных видов. Это указывает на то, что там происходит нечто функционально важное.”
Открытие этой сохраненной области было особенно неожиданным, потому что предыдущие исследования предполагали, что репродуктивные барьеры возникают независимо и быстро в разных группах видов.
Витальная роль в формировании видов
Помимо действия как генетической «времянки», XLRD, похоже, играет важную роль в специировании — процессе, посредством которого развиваются новые виды. Этот регион очень плотно заполнен генами, связанными с размножением обоих полов, включая те, которые участвуют в подавлении Х-хромосомы. Доктор Билл Мерфи, старший сотрудник исследовательской группы, предполагает, что уникальные генетические переключатели, встроенные внутри и вокруг XLRD, могут играть значительную роль в бесплодии наблюдаемого у гибридных потомков и репродуктивной изоляции в природе. Эти открытия даже намекают на потенциальные связи между XLRD и человеческими расстройствами репродуктивной системы, такими как поликистоз яичников.
Это исследование открывает новые возможности для понимания сложностей размножения как у животных, так и у людей. Разобрав тайны, сохраненные в этой древней генетической «времянке», ученые могут получить ценные сведения о нарушениях репродуктивной функции и в конечном итоге внести свой вклад в решение проблем бесплодия.
