Language
Country/Area
No result found
Удивительный мир геномов: что такое синтения и как она раскрывает секреты эволюции?
С развитием сравнительной геномики ученые могут глубже понять генетические связи между организмами и раскрыть многие тайны эволюционного процесса. Сравнительная геномика — раздел биологии, изучающий последовательности геномов различных видов, включая организмы от человека и мышей до различных бактерий и орангутанов. Анализируя последовательности целых геномов, исследователи смогли получить глубокое представление о том, как эти организмы связаны друг с другом на генетическом уровне.
Синтения — это сохранение порядка гомологичных генов в хромосомах близкородственных видов, указывающее на их общее происхождение.
Основа концепции сохранения порядка генов заключается в том, что сравнение геномов между видами может выявить сохранение общих генов и их расположений, которые произошли от общего предка. При сравнении геномов мы можем обнаружить консервативные сегменты — так называемые «синтенические блоки», которые представляют собой консервативные особенности генов.
Дальнейшие исследования показывают, что сохранение порядка генов — это не только сохранение генов, но и ключ к пониманию эволюционного процесса среди организмов. Многие ранние исследования показали, что разнообразие числа и структуры хромосом во многих линиях можно выявить путем анализа сохранения порядка генов. Например, исследования консервативных участков хромосом у нематод и дрожжей выявили их эволюционную историю и фенотипические характеристики.
История сравнительной геномики
История сравнительной геномики восходит к началу 1980-х годов, например, к сравнению вирусных геномов. Ученые обнаружили, что вирусы с малым содержанием РНК, вирусы цветения клубники и т. д. имеют значительное сходство в генетических последовательностях. С публикацией полной последовательности генома бактерии Haemophilus influenzae в 1995 году эта область науки официально вступила в новую эру. По мере того, как постепенно появляется все больше геномных данных, сравнительные геномные исследования стали стандартной частью биологических исследований.
В 2000-х годах, с быстрым развитием высокопроизводительной технологии секвенирования ДНК, возможности сравнения геномов стали еще более эффективными. Возможность для ученых одновременно обрабатывать огромное количество геномов делает сравнительную геномику важным инструментом для изучения биоразнообразия и эволюции.
Эволюционные принципы и сохранение порядка генов
Основные принципы эволюционной биологии обеспечивают теоретическую основу для сравнительной геномики. Сравнивая геномы видов, исследователи могут сделать вывод об эволюционных связях между этими последовательностями и построить филогенетические деревья. Эти результаты не только помогают нам понять структуру и регуляторные функции генов, но и выявляют характеристики общих предков.
Если два организма имеют общего предка, то различия в их геномах происходят от генома общего предка.
В сравнительной геномике концепции ортологов и паралогов помогают исследователям понять функции генов. Ортологичные гены — это соответствующие гены у разных видов, тогда как паралогичные гены — это обычно родственные гены, которые возникают в результате дупликации или копирования генов. Общие последовательности генов у разных видов обычно могут указывать на эволюционную историю и функцию этих последовательностей.
Роль вариаций числа копий (CNV) в эволюции
Вариации числа копий (CNV) считаются важным источником генетической изменчивости в геноме и могут существенно влиять на фенотип и разнообразие организмов. Эти мутации часто подразумевают удаление или дублирование больших участков ДНК и могут оказывать глубокое влияние на структуру гена, дозировку и регуляцию. Недавние исследования показали, что CNV оказывают важное влияние на разнообразие популяции и восприимчивость к болезням у млекопитающих.
Многочисленные исследования показали, что CNV могут играть более важную роль в эволюционных изменениях, чем вариации отдельных нуклеотидов.
Однако до сих пор многие вопросы о CNV остаются без ответа, например, происхождение этих вариаций и их вклад в эволюционную адаптацию и болезни. Текущие исследования пытаются глубже изучить значение этих изменений, используя такие методы, как сравнительная геномная гибридизация.
Значение сравнительной геномики
Сравнительная геномика имеет огромное значение в медицинских исследованиях, фундаментальной биологии и сохранении биоразнообразия. В медицинских исследованиях ученые используют сравнительную геномику для прогнозирования изменений, которые могут вызвать генетические вариации, в том числе для прогнозирования того, увеличивают ли они риск заболевания у человека. Выявляя позиции нуклеотидов, которые остались неизменными в ходе эволюции, исследователи могут находить генетические варианты, которые могут оказывать влияние на здоровье.
Например, в генетике животных преимущества местных пород крупного рогатого скота, которые более устойчивы к болезням, но менее продуктивны, можно выявить с помощью сравнительного геномного анализа.
Эти исследования не только раскрывают механизмы, с помощью которых виды адаптируются к окружающей среде, но и помогают идентифицировать геномные маркеры сигналов отбора. Эти признаки указывают на то, что виды предпочтительно выращиваются в пределах популяции из-за их особой функциональной значимости. Эта серия исследований продолжает способствовать развитию сравнительной геномики и меняет наше понимание эволюции жизни.
Геном каждого вида на Земле записывает историю эволюции. Могут ли эти данные раскрыть больше связей между организмами?
