Alle modernen Säugetiere stammen von einem gemeinsamen Vorfahren ab, der vor etwa 180 Millionen Jahren lebte. Wissenschaftler wissen wenig über dieses Tier, aber die Organisation seines Genoms wurde jetzt von einem internationalen Forscherteam rekonstruiert.
Unsere Ergebnisse haben wichtige Implikationen für das Verständnis der Säugetierevolution und für Naturschutzbemühungen“, sagte Harris Levin, Professor für Evolution und Ökologie an der University of California, Davis und leitender Autor des Papiers.
Die Forscher verwendeten hochwertige Genomsequenzen von 32 lebenden Arten, die 23 der 26 bekannten Ordnungen von Säugetieren repräsentieren.
Unter ihnen waren Menschen und Schimpansen, Wombats und Kaninchen, Seekühe, Nutztiere, Nashörner, Fledermäuse und Schuppentiere.
Die Analyse umfasste auch Hühner- und chinesische Alligatorgenome als Vergleichsgruppen. Einige dieser Genome werden vom Earth BioGenome Project und anderen groß angelegten Biodiversitäts-Genomsequenzierungsbemühungen produziert.
Die Rekonstruktion zeigt, dass der Säugetiervorfahre 19 autosomale Chromosomen hatte, die die Vererbung von Organismusmerkmalen über die hinaus steuern, die von geschlechtsgebundenen Chromosomen kontrolliert werden (sie sind in den meisten Zellen gepaart, insgesamt 38), plus zwei Geschlechtschromosomen.
Das Wissenschaftlerteam identifizierte 1.215 Genblöcke, die nacheinander auf demselben Chromosom in der gleichen Reihenfolge über alle 32 Genome hinweg vorkommen.
Diese Bausteine aller Säugetiergenome enthalten Gene, die für die Entwicklung eines normalen Embryos entscheidend sind, sagen die Forscher.
Chromosomen sind seit über 300 Millionen Jahren stabil
Die Forscher fanden neun vollständige Chromosomen oder Fragmente von Chromosomen bei einem Säugetiervorfahren, dessen Genreihenfolge die gleiche ist wie die auf den Chromosomen moderner Vögel.
Dieser bemerkenswerte Befund zeigt die evolutionäre Stabilität der Anordnung und Ausrichtung von Genen auf Chromosomen über einen langen Evolutionszeitraum von mehr als 320 Millionen Jahren, sagen die Wissenschaftler.
Im Gegensatz dazu enthielten die Regionen zwischen diesen konservierten Blöcken mehr repetitive Sequenzen und waren anfälliger für Sequenzzusammenbrüche, -umlagerungen und -duplikationen, die die Haupttreiber der Genomentwicklung sind.
Die Rekonstruktion des angestammten Genoms ist entscheidend für die Interpretation, wo und warum sich der Selektionsdruck zwischen den Genomen unterscheidet. Diese Studie stellt eine klare Beziehung zwischen Chromatinarchitektur, Genregulation und Kopplungserhaltung her. Es bietet eine Grundlage für die Bewertung der Rolle der natürlichen Selektion bei der Chromosomenevolution im gesamten Lebensbaum der Säugetiere.
Die Forscher waren in der Lage, die Chromosomen der Vorfahren von einem gemeinsamen Vorfahren zeitlich vorwärts zu verfolgen. Sie fanden heraus, dass sich die Rate der Neuanordnung von Chromosomen zwischen den Säugetierlinien unterschied.
Zum Beispiel gab es in der Linie der Wiederkäuer (die zu modernen Rindern, Schafen und Hirschen führt) vor 66 Millionen Jahren eine Beschleunigung des Wiederaufbaus, als ein Asteroideneinschlag die Dinosaurier auslöschte und zum Aufstieg der Säugetiere führte.
Die Ergebnisse werden dazu beitragen, die Genetik hinter den Anpassungen zu verstehen, die es Säugetieren ermöglicht haben, auf einem sich verändernden Planeten in den letzten 180 Millionen Jahren zu gedeihen, sagen die Autoren.
Die Studie wurde im Fachjournal PNAS veröffentlicht.
2022-09-28 19:13:03
Autor: Vitalii Babkin