Команда из 30 человек во главе с Яном Гигуэном из Французского национального института сельскохозяйственных исследований сообщает о своих выводах на этой неделе в Nature Communications.
Исследователи сосредоточили внимание на скорости, с которой гены эволюционировали с тех пор, как около 100 миллионов лет назад у радужной форели произошло редкое событие удвоения генома.
В отличие от большинства эволюционных процессов, связанных с мутациями и выбором полезных признаков, событие удвоения действует как скопированный черновик письменного текста, который можно редактировать и переделывать без риска уничтожения более ранней версии.
Обычно последствия таких событий удвоения теряются для науки, поскольку они отбрасываются в результате генетических изменений в последующих поколениях.
Но поскольку 100 миллионов лет — это относительно короткий срок для удвоения событий, исследователи форели могли фактически увидеть процесс эволюционного редактирования рыбы.
«У людей и большинства позвоночных случаи дупликации были старше, поэтому количество дублированных генов все еще меньше», — сказал Гэри Торгаард, соавтор и биолог из Университета штата Вашингтон с четырехлетним опытом изучения генов форели. "Большинство дублированных генов теряются или видоизменяются настолько, что со временем их невозможно распознать как дубликаты.
У форели и лосося мы видим более раннюю стадию процесса, и многие дублированные гены все еще присутствуют. "
Радужная форель Oncorhynchus mykiss — одна из историй больших успехов в жизни. Он охватил миры природы и воспитания, естественно процветая в диапазоне температур и качества воды, но при этом так хорошо реагируя на одомашнивание, что он был распространился руками человека из Тихоокеанского региона, чтобы процветать в водах шести континентов.
Только в Вашингтоне бригады инкубаторов штата выловили в озерах более 16 миллионов рыб.
Открытие сезона ловли форели на равнинных озерах, которое состоится в этом году 26 апреля, привлекает около 300 000 человек, что делает его самым популярным спортивным мероприятием в штате.
Торгаард, единственный американец в составе преимущественно французской исследовательской группы, предоставил генетический материал из линии радужной форели Swanson. Рыба, родом из полуострова Кенай на Аляске, была клонирована в WSU, что позволило исследователям изучать одну и ту же рыбу в последовательных исследованиях и упростить интерпретацию ее секвенированных генов.
«Ранее было проведено несколько исследований клональной линии Swanson, — сказал Торгаард, — что помогло в создании и интерпретации последовательности генома в этом исследовании."
Сотрудник WSU Джо Брунелли (Joe Brunelli) выделил ДНК из ткани плавников, используя рыбу, которую Пол Уиллер выращивал вместе с несколькими другими линиями в крытом рыбоводном хозяйстве кампуса Pullman.
Гигуэн и его коллеги использовали как последовательность генома, так и данные экспрессии генов радужной форели, чтобы показать, что примерно половина всех генов, кодирующих белок, была удалена с момента ее генетического удвоения.
Он сохранил почти все гены микроРНК, которые помогают регулировать экспрессию генов.
Исследователи также обнаружили, что у рыб сохранились оригинальные или почти оригинальные гены, участвующие в эмбриональном развитии и развитии связей между нервными клетками. Время, связанное с этими изменениями, предполагает, что эволюция гена после такого события, как это, является гораздо более медленным процессом, чем считалось ранее.
«Кажется, что скорость эволюции может варьироваться в разных ситуациях», — сказал Торгаард. "Некоторые животные, такие как двоякодышащие и латимерия, представляют собой" живые окаменелости ", которые существуют уже сотни миллионов лет, не претерпев значительных изменений. Другие, например, белый медведь, по-видимому, эволюционировали совсем недавно. После дупликации гена форели этот процесс происходил медленнее, чем у большинства других позвоночных животных, и мы все еще можем наблюдать, как это происходит."