Это рыба-лепидосирен удивленно смотрит на вас, потому что у нее обнаружили самый огромный ДНК на планете

Международная команда под руководством немецких биологов из Констанцского университета изучила геном двоякодышащей рыбы Лепидосирена 9американского чешйчатника) и обнаружила, что это крупнейший из исследованных на сегодня геномов животных. В нем около 91 миллиарда оснований, что в 30 раз больше, чем у человека. А также 90% повторов, и он продолжает расширяться, потому что в нем все еще активны «прыгающие» гены. По мнению экспертов, именно они миллионы лет назад сыграли роль в том, чтобы наши предки вышли из воды на сушу.

Исследование опубликовано в Nature и по признанию специалистов является научным прорывом: знание того, что содержит этот гигантский геном, поможет выяснить, как происходило одно из главных изменений в эволюции позвоночных, в том числе человека — завоевание суши.

Именно поэтому биологи-эволюционисты активно изучают двоякодышащих рыб — странноватых существ, которые как будто застыли на пороге эволюции или передумали выходить на сушу, хотя развили для этого необходимые легкие и конечности. В результате эти рыбы могут дышать как обычным для нас воздухом, так и кислородом в воде, их плавники похожи на конечности, а скелет хорошо развит для рыб. И, по-видимому, у них с четвероногими позвоночными был далекий общий предок.

В новой работе команда ученых секвенировала геном (определила последовательности главных звеньев ДНК) двух таких рыб: африканского протоптера (Protopterus annectens) и американского чешуйчатника или лепидосирена (Lepidosiren paradoxa).

Их ожидало удивительное открытие. Геном лепидосирена оказался вдвое длиннее, чем у африканского собрата и у исследованной ранее в двоякодышащей рыбы (рогозуба). По словам ученых, этот колоссальный генетический код — отражение особенности этих существ.

«ДНК южноамериканского вида, содержащая более 90 миллиардов оснований, является крупнейшим из всех геномов животных. Восемнадцать из 19 хромосом этих по отдельности каждая больше, чем весь геном человека с его почти 3 миллиардами оснований», — говорит эволюционный биолог Аксель Мейер из Университета Констанца в Германии.

Ученые выяснили, что причиной тому — большое количество «прыгающих» генов или транспозируемых (мобильных) элементов. Оказалось, что у двоякодышащих рыб мало РНК особо типа, которые у других животных подавляют активность таких элементов. В результате эти бродячие последовательности могут копировать себя и перемещаться по геному, что считается опасным для организма, однако также они могут вызывать быстрые генетические изменения. И у лепидосирена и сородичей они до сих пор активны, поэтому и без того огромный геном продолжает расширяться.

«В частности, геном лепидосирена рос чрезвычайно быстро в течение последних 100 миллионов лет, добавляя эквивалент одного человеческого генома каждые 10 млн. лет», — пишут авторы в исследовании.

Команда отметила интересный момент: они насчитали всего около 20 тысяч генов, кодирующих белки в геноме. Примерно такое же количество их у человека. Назначение остальных «лишних» ДНК у этих рыб исследователи пока не смогли определить. Но уверены, что впереди нас ждут новые открытия. Полученные у двоякодышащих данных, позволят применить их в изучении лопастеперых рыб — непосредственных предков четвероногих, и в понимании нашего собственного эволюционного пути.