Исследователи думают эти случаи introgressive гибридизации – путь к генетическому материалу и, потенциально, черты, которые будут переданы от одной разновидности до другого посредством межвидового спаривания – только первый из многих игл, ждущих, чтобы быть найденным в очень большом генетическом стоге сена. В то время как introgressive гибридизация, как думают, распространена среди заводов, открытие предполагает, что гибридизация у млекопитающих может не быть эволюционными тупиковыми биологами, однажды обычно думал.Биолог Rice Майкл Кон и программист Луей Нэхлех сообщили, что два вида мышей от различных местоположений в Европе и Африке разделили генетический код к своему очевидному эволюционному преимуществу по крайней мере три раза за века.
Кон, который отслеживает генетические корни мышей, чтобы видеть, как благоприятные эволюционные черты развиваются, и Nakhleh, который изучает эволюцию, сравнивая геномные данные, разделил их результаты на этой неделе на Слушаниях Национальной академии наук.Мыши – общие предметы для эволюционных исследований млекопитающих, потому что они размножаются быстро, и биолог может следовать за многими поколениями в промежутке карьеры. Способность отследить такие взаимодействия имеет последствия для человеческой генетики и здоровья, сказали исследователи.Кон ранее детализировал мутацию у обыкновенных европейских домовых мышей (Домовая мышь domesticus), который дал им сопротивление варфарину, яд для грызунов, также используемый в качестве разбавителя крови в людях.
Доказательства указали, что мутация появилась у мышей спустя приблизительно 10 лет после введения варфарина и казалась связанной с географически отдаленными алжирскими мышами (Mus spretus), который нес ту же самую мутацию.Но тот проект смотрел на только маленькие разделы генома мыши на одной хромосоме, где рассматриваемый ген мутанта, Vkorc1, как было известно, существовал. «Тот ген имел адаптивно introgressed между этими мышами и, как было известно, вызвал сопротивление в то время, когда некоторые ученые думали, что таких событий не должно происходить», сказал Кон, адъюнкт-профессор экологии и эволюционной биологии.«Вопрос тогда стал, это редко, или действительно ли это распространено? С подходом мы использовали в данной статье, мы теперь знаем, что это не уникально», сказал он.
Новое исследование сравнивает данные масштаба генома 21 мыши, которые произошли в 15 различных местах в Европе и Африке.Кон, Nakhleh и ведущий автор Кевин Лю, их бывший постдокторский исследователь и теперь доцент в Университете штата Мичиган, использовали суперкомпьютеры Райса и общедоступное программное обеспечение PhyloNet-HMM лаборатории Nakhleh, чтобы определить местонахождение статистически вероятных связей между повторно упорядоченными полными геномами, некоторые недавно определенные, и некоторые собрались ранее в широкомасштабном усилии, чтобы понять эволюционное происхождение лабораторного генома мыши.Они подняли еще два набора геномных регионов или трактаты, которые показали события гибридизации; каждый, кажется, предшествует колонизации Европы M. m. domesticus, и другой затронутый обоняние предметов – определенное эволюционное преимущество для мышей, ища еду или помощников. «Это – по-видимому, важное местоположение», сказал Кон.
«Категория, которая выскочила, была обонятельными генами», сказал Нэхлех, адъюнкт-профессор информатики и биологических наук, кто думал о крупномасштабных исследованиях генома мыши с Коном, так как оба прибыли в Райса в 2004. «Теперь нужно работать через биологию, чтобы выяснить, как эта гибридизация произошла».«Новый статистический метод, разработанный в группе Луея, может только сказать Вам, является ли событие там или нет.
Это не может сказать Вам, почему это там или что это делает. Но это дает Вам способ начать смотреть», добавил Кон.Он сказал, что длины общих геномных трактатов обеспечивают ключ к оценке их возрастов и эволюционной динамики.
Чем дольше регион, тем позже событие гибридизации имело место. И некоторые могут быть «генами водителя», которые тащат смежные куски ДНК. «Одна проблема состоит в том, чтобы видеть, которые являются генами водителя, означая, что они кодируют биологическую функцию, которая могла быть одобрена естественным отбором, и которая просто ходит по пятам», сказал он.Кон ожидает, что будущие исследования приведут доказательство большего количества гибридизации среди мышей из изученных регионов и дальше далеко от дома, хотя он также понимает, что много мероприятий никогда не будут учреждаться.«Гибриды не всегда проходят тест, наложенный эволюцией, и исчезают из отчета», сказал он. «Мы не можем измерить их, потому что мы не можем посчитать то, что мы не видим».
Нэхлех сказал, что другие исследования, возможно, пропустили доказательства гибридизации, потому что исследователи определенно не искали его. «Почему случается так, что биологи в целом, которые смотрят на геномы млекопитающих, не нашли гибридизацию? Я думаю, что это – потому что они начали с гипотезы, что это не могло быть там и использовало инструменты, которые проигнорируют его.
«Эта бумага показывает ценность сотрудничества между биологами и учеными ‘больших данных’», сказал он. «Это также показывает, что есть потребность разработать более сложные вычислительные методы для биологов».Соавторы бумаги – студенты бакалавриата Райса Итан Стайнберг и Александр Йоззо и бывший Райс постдокторский исследователь Ин Сун, теперь в китайской Академии Сельскохозяйственных Наук в Пекине.Национальное Сердце Национальных Институтов Здоровья, Легкое и Институт Крови и Национальная библиотека Медицины, Национальный научный фонд (NSF) и Центр Keck Консорциумов Побережья Залива поддержали исследование.
Исследователи использовали финансируемый NSF суперкомпьютер DAVinCi, которым управляет Институт Кена Кеннеди Риса Информационных технологий.