Da bi izvedeli več o ljudeh, je velika mednarodna skupina znanstvenikov leta izsledila nekatera najbolj nenavadna bitja na Zemlji. Utaborili so se na arktični ledeni plošči, da bi zbrali DNK enega zoba naulmajhna past čmrlj netopir V regiji jugovzhodne Azije, bogati z jamami, in v zakulisju karibskega živalskega vrta, s sluzastim nosom vleče kri solondonEden redkih strupenih sesalcev na svetu.

Raziskovalci so primerjali genome teh sesalcev z genomi raznolikih drugih sesalcev, vključno z aardvarkom, surikatami, zvezdastim krtom in človekom. pri tem so bili Sposoben prepoznati dele DNK ki se v evolucijski dobi sesalcev skorajda niso spremenile in so zato pomembne za človekovo zdravje in delovanje.

Genetska zbirka podatkov, ki so jo zbrali, vključuje celotne genome 240 vrst, ki pokrivajo več kot 80 odstotkov družin sesalcev na planetu (vključno z ljudmi). Znanstvenikom bi lahko pomagal odgovoriti na različna vprašanja o drugih živalih, na primer o tem, kdaj in kako so se razvile, ter o biološki podlagi nekaterih njihovih nenavadnih talentov.

“Kaj osupljivo dobrega lahko počnejo te vrste, ki jih ljudje ne zmorejo?” Elinor Carlson, genetičarka na medicinski šoli UMass Chan in inštitutu Broad ter sovodja tako imenovanega projekt junomiya, “O ljudeh smo vedno radi razmišljali kot o najbolj posebni vrsti. Toda izkazalo se je, da smo v marsičem pravzaprav precej dolgočasni.”

Nabor podatkov Zoonomia ima omejitve. Vsebuje samo en genom na vrsto (z izjemo domačega psa, ki je bil sekvenciran dvakrat), manjka pa na tisoče sesalcev.

Toda v novem paketu dokumentov, objavljenem v četrtek v Science, je ekipa Zoonomia pokazala moč takšnih podatkov o več vrstah. In to je šele začetek.

“Sekvenciranje velikega števila genomov ni nepomembno,” je dejal Michael G. Campana, znanstvenik za računalniško genomiko na Smithsonian’s National Zoo and Conservation Biology Institute, ki ni bil del projekta. “Kar je resnično pomembno, je dejansko uporaba teh podatkov.” biti.”

Tukaj je nekaj stvari, ki jih znanstveniki Zoonomie že počnejo z njim:

odkrivanje posebne baze spretnosti

Da bi poiskali osnovo izjemnih živalskih talentov, so znanstveniki iskali genetske sekvence, ki so se nenavadno hitro razvile pri vrstah, ki imajo skupno določeno lastnost, kot je sposobnost zimskega spanja.

notri analiza, so se raziskovalci osredotočili na globoko hibernatorje, kot sta debelorepi pritlikavi lemur in veliki mišjeuhi netopir, ki lahko vzdržujeta nizke telesne temperature več dni ali tednov. Raziskovalci so našli dokaze o “pospešenem razvoju” v različnih genih, vključno z enim, za katerega je znano, da pomaga zaščititi celice pred stresom, povezanim s temperaturo, in drugim, ki zavira celične poti, povezane s staranjem.

zdravnik. “Številne vrste, ki prezimijo, imajo tudi izjemno dolgo življenjsko dobo,” je dejal Carlson, zaradi česar se je vprašal: Ali spremembe v tem genu prispevajo k njihovemu dolgemu življenju?

Raziskovalci so raziskovali tudi čut za vonj sesalcev. Živali imajo velik nabor različnih vohalnih receptorjev, od katerih je vsak sposoben vezati določene molekule, ki povzročajo vonj; Vrste z več geni za vohalne receptorje imajo na splošno bolj izostren voh.

Ko je skupina Zoonomia seštela število teh genov v vsaki vrsti, je afriški savanski slon zasedel prvo mesto s 4199. Sledila sta devetpasovni armadilo in Hoffmannov dvoprsti lenivec, medtem ko je bil srednjeameriški agouti četrti.

“Aguti” ima enega najboljših vohalnih znakov med vsemi sesalci iz popolnoma neznanih razlogov, je dejal dr. Carlson. “To je opomnik, koliko raznolikosti je tam zunaj, o kateri ne vemo ničesar.” (Psi se po njenih besedah ​​v tem pogledu niso izkazali za “posebej posebnega”.)

Po drugi strani pa imajo kiti – skupina, ki vključuje delfine in kite – manjše število specializiranih genov za vohalne receptorje, kar je smiselno glede na njihove vodne habitate. “Komunicirajo na druge načine,” je povedala Kerstin Lindblad-Toh, genetičarka na Broad Institute in Univerzi Uppsala ter druga vodja projekta Zoonomia.

Vrste z več geni za vohalne receptorje imajo več vohalnih turbinatov, kostnih struktur v nosni votlini, ki pomagajo pri vohu. Rezultati kažejo, da “če so nekatere lastnosti pomembne, se razvijajo na več načinov,” pravi dr. je rekel Lindblad-Toh.

“Mislim, da je ena od pomembnih stvari pri našem naboru podatkov ta, da ustvarja sekvence genoma za toliko različnih vrst, da lahko ljudje začnejo videti lastnosti, ki so jim všeč,” je dejal.

Februarja 1925, sredi izbruha davice, je štafeta vpreg z vprežnimi psi prenesla nujno zalogo antitoksina v Nome na Aljaski, ki je bil izoliran zaradi ledu. Balto, eden od psov, ki so pretekli zadnjo etapo štafete, je postal znan; Ko je nekaj let kasneje umrl, so njegovo zoglenelo truplo postavili na ogled v Naravoslovnem muzeju v Clevelandu.

Zdaj je skupina raziskovalcev iz Zoonomije uporabila majhen košček tega prepariranega tkiva Izvedite več o Celebrity Sled Dogs in njihovi pasji sodobniki. “Na to smo gledali kot na majhen izziv,” je povedala Kathleen Morrill, avtorica časopisa Balto, ki je raziskavo izvedla kot podiplomska študentka na medicinski šoli UMass Chan in je zdaj višja znanstvenica pri Colossal Biosciences. “Tu je ta ena oseba, res slavna. O njegovi biologiji ne vemo veliko. Kaj lahko rečemo o njegovem genomu?”

Ugotovili so, da so bili baltosi genetsko “bolj zdravi” od sodobnih čistokrvnih psov, z več podedovanih genetskih variacij in manj potencialno škodljivih mutacij. To verjetno izhaja iz dejstva, da so vlečni psi običajno vzrejeni zaradi fizične zmogljivosti in so lahko mešanice pasem.

Raziskovalci so ugotovili, da je imel Balto tudi izbor genetskih variant, ki niso bile prisotne pri volkovih in so bile redke ali manjkajo pri sodobnih čistokrvnih psih. Številne različice so bile v genih, ki sodelujejo pri razvoju tkiva in bi lahko vplivale na različne lastnosti, pomembne za vlečne pse, kot sta debelina kože in tvorba sklepov. Balto je imel dve kopiji teh variant, eno podedovano od vsakega starša, kar pomeni, da so bili v tistem času vsaj nekoliko pogosti med drugimi aljaškimi vlečnimi psi.

“Dobili smo zelo jasno sliko o tem, kako je bilo in kako so izgledale njegove populacije,” je povedala Katie Moon, podoktorska raziskovalka na kalifornijski univerzi v Santa Cruzu in avtorica prispevka. “In ta slika je res dobro prilagojena delovnim vlečnim psom.”

Osvetlitev evolucijske časovnice

Znanstveniki že dolgo razpravljajo o tem, kako in kdaj je nastala današnja široka paleta sesalcev. Ali se je družinsko drevo sesalcev razvejalo šele po izumrtju dinozavrov pred približno 66 milijoni let? Ali pa je ta proces v veliki meri potekal pred katastrofo?

A Nova analiza z genomom Zoonomia nakazuje, da je odgovor oboje. Sesalci so se najprej začeli diverzificirati Pred približno 102 milijonoma let, ko so zemeljske celine razpadale in se je morska gladina začela dvigovati. “To je ločilo predhodnike sodobne linije na različnih kopenskih masah,” je dejal William Murphy, evolucijski genetik na teksaški univerzi A&M in avtor prispevka.

Toda izumrtju dinozavrov je sledil nov izbruh diverzifikacije, so ugotovili raziskovalci, ko sta nastanek novih ozemelj in izginotje obstoječih plazilcev sesalcem zagotovila nove habitate, vire in priložnosti.

“To je res mejnik,” je dejal Scott Edwards, evolucijski biolog s Harvarda, ki ni bil vključen v raziskavo. “Je verjetno največji te vrste v smislu poskusa postavitve sesalcev na časovno lestvico.”

Dodal je, da je paket Zoonomia širše “monumentalen sklop dela”. “To bo resnično postavilo standard za naše razumevanje evolucije sesalcev v prihodnosti.”

napovedovanje tveganja izumrtja

Sesalci običajno podedujejo dve kopiji večine genskih zaporedij, eno od vsakega starša. Ugotavljanje, kako natančno se ta zaporedja ujemajo, lahko zagotovi vpogled v pretekle velikosti živalske populacije; Na primer, dolgi odseki ujemajoče se DNK so lahko znak parjenja v sorodstvu.

“Živalski genom odraža, kako tesno povezani so bili njeni starši, vse do starih staršev,” je dejal Aryan Wilder, naravovarstveni genetik pri San Diego Zoo Wildlife Alliance.

Dr. Wilder in njegovi kolegi uporabljen genom zoonomije Oceniti velikost populacije različnih vrst skozi zgodovino. V primerjavi z vrstami, ki so bile v preteklosti številne, so imele tiste z nizko populacijo v preteklosti več potencialno škodljivih genetskih sprememb in je bilo bolj verjetno, da bodo razvrščene kot ogrožene. Mednarodna zveza za varstvo narave,

Raziskovalci so analizirali tudi genome treh vrst, katerih tveganje izumrtja IUCN zaradi pomanjkanja podatkov meni, da ni znano: kita ubijalca, slepo podgano v Zgornjem Galilejskem gorovju in javanskega mišjega jelena (ki je videti natanko tako, kot ga oglašujejo).) . Rezultati kažejo, da so morda najbolj ogroženi kiti ubijalci.

Pristop bi lahko zagotovil hiter način za določanje prednosti vrst za temeljitejšo oceno tveganja, ki zahteva veliko virov, je dejala Beth Shapiro, paleogenetičarka na kalifornijski univerzi v Santa Cruzu in avtorica študije. “To bi lahko bil razmeroma preprost način izvajanja triaže ohranjanja,” je dejala.