Ученые исследовали геномную основу эхолокации, одного из самых известных примеров конвергентной эволюции, чтобы изучить частоту этого процесса на геномном уровне.Эхолокация — это сложная физическая черта, которая включает в себя производство, прием и слуховую обработку ультразвуковых импульсов для обнаружения невидимых препятствий или отслеживания добычи, и развивалась отдельно у разных групп летучих мышей и китообразных (включая дельфинов).Ученые провели одно из крупнейших полногеномных исследований подобного типа, чтобы выяснить, в какой степени конвергентная эволюция физического признака включает одни и те же гены.Они сравнили геномные последовательности 22 млекопитающих, включая геномы летучих мышей и дельфинов, которые независимо развили эхолокацию, и обнаружили генетические сигнатуры, согласующиеся с конвергенцией в почти 200 различных геномных областях, сосредоточенных в нескольких «генах слуха».
Чтобы выполнить анализ, команде пришлось просеять миллионы букв генетического кода с помощью компьютерной программы, разработанной для расчета вероятности конвергентных изменений, происходящих случайно, чтобы они могли надежно идентифицировать гены «нечетного» человека.Для проведения исследования они использовали суперкомпьютер в Школе физики и астрономии Королевы Марии (кластер высокой пропускной способности GridPP).В соответствии с вовлечением в эхолокацию, признаки конвергенции летучих мышей и афалин были замечены во многих генах, ранее участвовавших в слухе или глухоте.
«Мы ожидали найти идентичные изменения примерно в дюжине генов, но увидеть почти 200 — это невероятно», — объясняет доктор Джо Паркер из Школы биологических и химических наук Королевы Марии и первый автор статьи.«Мы знаем, что естественный отбор является мощным двигателем эволюции последовательности генов, но выявление стольких примеров, когда он дает почти идентичные результаты в генетических последовательностях совершенно неродственных животных, просто поразительно».Доктор Джорджия Цагкогеорга, взявшая на себя сборку новых данных генома для этого исследования, добавила: «Мы обнаружили, что молекулярные сигналы конвергенции были широко распространены и наблюдались во многих генах по всему геному.
Это значительно расширяет наше понимание эволюции генома. . "Руководитель группы, доктор Стивен Росситер, сказал: «Эти результаты могут быть верхушкой айсберга. По мере того, как геномы большего количества видов секвенируются и изучаются, мы вполне можем увидеть другие поразительные случаи конвергентных адаптаций, вызванных идентичными генетическими изменениями».