Международная команда ученых исследовала полные геномы двух видов кальмаров и одного осьминога, чтобы понять, как эволюционировала сложная нервная система головоногих моллюсков. Исследователи обнаружили масштабные перестройки генома, новые гены и семейства генов, а также огромную скорость редактирования молекул РНК. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Головоногие моллюски, такие как кальмары, осьминоги и каракатицы, отличаются самой сложной нервной системой и поведением среди всех беспозвоночных животных. Теперь международный коллектив ученых провел полную сборку геномов двух кальмаров (Doryteuthis pealeii и Euprymna scolopes) и осьминога (Octopus bimaculoides), чтобы выяснить, как эти необычные черты появились в процессе эволюции.
«Большой и сложный мозг возникал в процессе эволюции несколько раз, — говорит соавтор Кэролайн Альбертин. — Один из примеров — позвоночные, другой — головоногие. Исследуя геном головоногих моллюсков, мы можем получить представление о ключевых генах, ответственных за формирование нервной системы и функций нейронов. Сборка генома на хромосомном уровне позволила нам лучше понять порядок генов и исследовать регуляторные элементы, управляющие их экспрессией».
Ученые выяснили, что геном головоногих моллюсков претерпел масштабную реорганизацию генов. У многих животных порядок генов сохранялся в течение эволюции. Однако у головоногих гены перемещались в геноме, появлялись новые регуляторные элементы. Это создало возможности для развития новых черт. Геномы исследованных моллюсков сильно отличались как друг от друга, так и от геномов других животных.
Кроме того, геномы содержали множество генов и семейств генов, уникальных для головоногих. Многие из них отвечали за их уникальные особенности, такие как большой мозг. Другие семейства генов оказались у головоногих крайне разнообразными. Например, у головоногих обнаружилось большое количество генов протокадгерина, которые утратили большинство беспозвоночных, но сохранили позвоночные. Вероятно, они также внесли свой вклад в эволюцию сложной нервной системы.
Ученые также обнаружили видоспецифичные расширения семейства генов. Например, у кальмаров присутствовали уникальные для головоногих гены, участвующие в формировании клюва или присосок. Кроме того, головоногие моллюски демонстрируют необычайно высокую скорость редактирования РНК, что повышает разнообразие типов белков, которые могут производить эти животные.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
