Крошечные микрохромосомы, которые обнаруживаются у всех позвоночных, кроме млекопитающих, оказались не случайным «мусором», а строительными блоками: из них складываются хромосомы привычного размера, в том числе у млекопитающих.
Макро- и микрохромосомы в клетке ящерицы-агамы / ©Shayer Alam
У птиц, некоторых пресмыкающихся, земноводных и рыб, помимо обычных хромосом, встречаются микроскопические. Они на порядки короче и так малы, что даже в лучшем случае видны как точки, и когда-то ученые даже посчитали их артефактами — пылью, осевшей на окуляре микроскопа. Однако у птиц такие хромосомы намного многочисленнее обычных, а некоторые последовательности их ДНК отличаются исключительной древностью и эволюционной стабильностью (консервативностью).
Это заставляет всерьез задуматься о происхождении и роли микрохромосом. У птиц на них приходится до четверти всего генома, у нас — нет ни одной. Быть может, микрохромосомы — «обломки» обычных? Или, наоборот, более простые формы, которые впоследствии слились в большие? Этому вопросу посвящена новая работа биологов из Европы и Австралии, о которой они сообщают в статье, опубликованной в журнале PNAS. Коротко о ней рассказывает пресс-релиз Университета Ла-Тробе.
Сопоставив ДНК микрохромосом у представителей разных групп позвоночных, ученые обнаружили, что их последовательности содержат мало «мусорных» участков, а гены в них упакованы намного плотнее обычного. Их состав у птиц, рептилий и амфибий во многом идентичен. Более того, те же последовательности обнаруживаются у млекопитающих — сумчатых и плацентарных, включая человека: только у нас они «перекочевали» в состав обычных макрохромосом. ДНК микрохромосом демонстрирует удивительную консервативность, появляясь даже у ланцетников, хотя наши эволюционные пути разошлись более 650 миллионов лет назад.
Гомологичные (сходные) участки ДНК в хромосомах млекопитающих и микрохромосомах других позвоночных: видно, что у млекопитающих те же фрагменты перемешаны, включившись в состав макрохромосом / ©Paul Waters, UNSW
Таким образом, микрохромосомы несут исключительно важные гены и в процессе эволюции могут сливаться друг с другом и перемешиваться, превращаясь в крупные макрохромосомы, — как прежде предполагали некоторые ученые. Кроме того, авторы новой работы провели цитологические исследования, показав, что локализация микрохромосом внутри клетки также весьма консервативна. Они скапливаются в центре ядра довольно густой «толпой», и возможно, эти контакты важны для выполнения ими нужных функций. Привычным хромосомам животных такое несвойственно.
«Нормальными мы считаем собственные хромосомы, хоть это и не так, — добавляет австралийский профессор Пол Уотерс (Paul Waters), один из авторов исследования. — Хромосомы людей и других млекопитающих “накачаны” “мусорной” ДНК и перемешаны сложным образом. Это может объяснять большое генетическое разнообразие млекопитающих, населяющих разные уголки нашей планеты».
