У бесполой бделлоидной коловратки обнаружили гомологичную рекомбинацию

Ученые из Бельгии и Франции впервые полностью собрали геном бделлоидной коловратки Adineta vaga, которая размножается бесполым путем. Они показали, что ее геном не гаплоидный, как считалось ранее, а состоит из шести пар гомологичных хромосом. Также обнаружили продолжительные участки хромосом, в которых произошла рекомбинация. Авторы надеются, что их сборка поможет ответить на вопрос, как животные с исключительно бесполым размножением могут существовать на протяжении десятков миллионов лет.

Изображение
Бделлоидные коловратки и их челюсти | Diego Fontaneto | Who Needs Sex (or Males) Anyway? Gross, L. PLoS Biology Vol. 5, No. 4, e99 doi: 10.1371/journal.pbio.0050099Creative Commons Attribution 2.5 Generic license

Бделлоидные коловратки размножаются бесполым путем. Считается, что исключительно бесполое размножение — это эволюционный тупик. Но бделлоиды существуют более 60 миллионов лет и состоят из более 400 морфовидов. Также бделлоидные коловратки и, в частности, Adineta vaga, могут восстанавливаться после сильнейших повреждений, заморозки и облучения. Способность к поддержанию стабильности ДНК и некоторые другие признаки говорят о наличии гомологичной рекомбинации у бделлоидов, при этом ранее считалось, что геном A. vaga гаплоидный. Ученые из Бельгии и Франции впервые собрали ее геном и показали, что он состоит из шести пар гомологичных хромосом. Это первый шаг в исследовании причин устойчивости генома бделлоидов.

Геном бделлоидной коловратки собрали с помощью коротких и длинных прочтений, при этом проверили несколько гипотез об его плоидности. Изучив сборку, результаты флуоресцентной гибридизации in situ и кариотип, авторы подтвердили, что геном состоит из шести пар гомологичных хромосом. Также обнаружили признаки удвоения генома в глубоком прошлом.

Рекомбинация между гомологичными хромосомами приводит к потере гетерозиготности (LOH). Одну линию коловраток секвенировали в 2009, 2015 и 2017 годах. Они жили в лаборатории и никогда не испытывали стрессов, приводящих к двуцепочечным разрывам ДНК. Ученые отметили большие гомозиготные регионы в одних изолятах, которые были гетезиготными в других. Не было обнаружено предковой LOH, которая присутствовала бы во всех изолятах. Видимо, в природе крупные события LOH могут активировать вредные мутации и поэтому элиминируются. В лабораторных же условиях LOH встречается достаточно часто. При этом рекомбинация происходит по всей длине хромоосомы, не только в теломерах. Рекомбинация, по-видимому, играет важную роль в эволюции генома A. vaga.

Геном A. vaga содержит мало мобильных элементов, в том числе мало вирусоподобных последовательностей. Горизонтальный перенос генов встречается чаще. По-видимому, он помогает с адаптацией организма к среде в отсутствие полового размножения. Чаще всего посторонняя ДНК (мобильные элементы и результаты горизонтального переноса генов) встречается в прителомерных регионах.

Ранее у бделлоидов уже находили одинаковые аллели у разных индивидов и признаки рекомбинации. Некоторые ученые полагают, что эти коловратки все же способны к половому размножению (подробнее — на PCR.NEWS). Однако у них никогда не находили самцов или признаков мейоза. Авторы нового исследования считают, что для того, чтобы сделать окончательные выводы, данных недостаточно. Общие аллели могли быть артефактами или результатом горизонтального переноса генов. Авторы надеются, что произведенная ими полная сборка генома A. vaga подстегнет исследования в этой области.

Источник

Simion P., et al. Chromosome-level genome assembly reveals homologous chromosomes and recombination in asexual rotifer Adineta vaga // Science Advances, Vol 7, Issue 41 (2021), published October 06, 2021, DOI: 10.1126/sciadv.abg4216

Добавить в избранное

Вам будет интересно