Y-хромосома у приматов, включая человека, развивается гораздо быстрее, чем Х-хромосома, показывают новые исследования шести видов приматов.
Например, люди и шимпанзе имеют более 98% их ДНК по всему геному, но только от 14% до 27% последовательностей ДНК Y-хромосомы человека являются общими с нашими ближайшими ныне живущими родственниками.
Это открытие удивило учёных, учитывая, что люди и шимпанзе разошлись всего 7 миллионов лет назад — это всплеск с точки зрения эволюции.
«Я ожидаю, что мой геном будет сильно отличаться от генома бактерий или насекомых, потому что с точки зрения эволюции прошло много времени», — соавтор исследования. Брэндон Пикетт, научный сотрудник Национального института исследований генома человека (NHGRI) при Национальных институтах здравоохранения, рассказал Live Science. «Но я ожидаю, что от других приматов все будет очень похоже».
Связанный: Геномы 51 вида животных были картированы в рекордно короткие сроки, создав «эволюционную машину времени»
Непонятно, почему Y-хромосома развивается так быстро. Начнем с того, что в каждой клетке имеется только одна копия Y-хромосомы — у приматов самки несут две копии Х-хромосомы, а самцы — Х-хромосому и Y-хромосому — Y-хромосома играет решающую роль в выработке спермы и фертильности. . Наличие только одной копии Y-хромосомы представляет собой уязвимость: если произойдут изменения, второй хромосомы, которая могла бы действовать в качестве резервной, не будет.
И изменения являются вероятно, произойдет из-за так называемой мутационной предвзятости. Y-хромосома может быть настолько склонна к изменениям, потому что она производит много сперматозоидов. Это требует большого количества репликации ДНК. И каждый раз, когда копируется ДНК, есть шанс допустить ошибки.
Ранее учёные секвенировали геном примата для все 16 репрезентативных семей.
В новом исследовании, опубликованном 29 мая в журнале Природаученые сравнили половые хромосомы пяти видов человекообразных обезьян. шимпанзе (Пан-троглодиты), бонобо (Пан паниск), западные равнинные гориллы (Горилла горилла горилла) и борнейские и суматранские орангутанги (Понго пигмей и Понго абелии) — и еще один отдаленный родственник человека, сиамангские гиббоны (Симфалангус синдактильный).
Команда изучила хромосомы с помощью секвенирования теломер-теломер (T2T). По словам Пикетта, T2T может точно секвенировать повторяющиеся элементы, включая защитные теломерные «колпачки» хромосом, которые в прошлом было трудно считывать. Исследователи использовали компьютерное программное обеспечение для сравнения результатов секвенирования, создавая выравнивания, чтобы выявить, какие части хромосомы изменились, а какие остались прежними.
Хромосомные последовательности X и Y каждого из шести видов также сравнивались с последовательностями X и Y человека, уже секвенированными в более раннее исследованиеметодом Т2Т.
Результаты показали, что у всех изученных видов Y-хромосома быстро эволюционировала. Даже виды одного рода имеют очень разные Y-хромосомы. Например, шимпанзе и бонобо разошлись всего 1–2 миллиона лет назад, однако существует значительная разница в длине их Y-хромосомы, говорит он. Кристиан Роосстаршего научного сотрудника Лаборатории генетики приматов Немецкого центра приматов, который не принимал участия в исследовании.
В некоторых случаях разница в длине, вызванная потерями или дупликациями хромосом, возникающими при копировании ДНК, составляла примерно половину наблюдаемых различий. Например, Y-хромосома из Суматранский орангутан в два раза длиннее Y-образного гиббона. хромосома.
Напротив, исследование показало, что Х-хромосома высоко консервативна у всех видов приматов, как и следовало ожидать от структуры, играющей решающую роль в воспроизводстве.
Одна из причин, по которой Y, по-видимому, процветает, несмотря на такой высокий уровень мутаций, заключается в том, что у всех изученных видов он содержит участки высокоповторяющегося генетического материала, такого как палиндромные повторы, где последовательность читается одинаково как вперед, так и назад. Внутри этих участков повторяющейся ДНК расположены гены. Таким образом, повторяющаяся ДНК может защитить важные гены от ошибок репликации и тем самым сохранить важный биологический материал, пишут исследователи в своей статье.
Однако у исследования были ограничения; он рассматривал только одного представителя каждого вида приматов и не мог сказать, насколько Y-хромосома будет различаться у животных одного и того же вида, сказал Пикетт.
