Ново изследване дава окончателен отговор на въпроса за еволюционната хронология на бозайниците през последните 100 милиона години и слага край на научния спор относно историята на диверсификацията на бозайниците във връзка с изчезването на динозаврите, от които не са произлезли птиците. 

Проучването, публикувано в Science, е част от поредица статии по проекта Zoonomia - консорциум от учени от цял свят, който използва най-големия в историята набор от геномни данни за бозайници, за да определи еволюционната история на човешкия геном в контекста на еволюционната история на бозайниците. Крайната им цел е да определят по-добре генетичната основа на характеристиките и болестите при хората и другите видове.

Изследването на Факултета по ветеринарна медицина и биомедицински науки на Тексаския университет, ръководено от д-р Уилям Мърфи (William J. Murphy), професор в катедрата по ветеринарни интегративни бионауки, и д-р Никол Фоли (Nicole Foley), асоцииран научен сътрудник в лабораторията на Мърфи, се корени във филогенията - клон на биологията, който се занимава с еволюционните взаимоотношения и диверсификацията на живи и изчезнали организми.

"Основният спор е за това дали плацентарните бозайници (бозайници, които се развиват в плацента) са се отделили преди или след масовото измиране на границата между периодите креда и палеоген (или K-Pg), което е унищожило нептичите динозаври", споделя Фоли. "Чрез извършването на нови видове анализи, възможни само благодарение на огромния обхват на Zoonomia, ние даваме отговор на въпроса къде и кога бозайниците са се диверсифицирали и еволюирали във връзка с масовото измиране K-Pg."

Изследването стига до заключението, че бозайниците са започнали да се диверсифицират преди измирането К-Pg в резултат на континенталния дрейф, който е причинил раздалечаване на земните маси и тяхното събиране в продължение на милиони години. Друг импулс на диверсификация е настъпил непосредствено след изчезването на динозаврите от K-Pg, когато бозайниците са имали повече пространство, ресурси и стабилност.

Този ускорен темп на диверсификация е довел до богатото разнообразие от линии на бозайниците - като месоядни, примати и копитни животни - които днес обитават Земята.

Изследването на Мърфи и Фоли сравнява геномите на бозайниците и за да установи основата на забележителни фенотипи - експресията на гени, например определящи кафяви или сини очи - и произхода на болестите.

Фоли посочва, че разнообразието сред плацентарните бозайници се проявява както във физическите им черти, така и в необикновените им способности.

"Бозайниците днес представляват огромно еволюционно разнообразие - от шеметния полет на дребния свиненос прилеп до лежерното плуване на огромния син кит, който се носи из огромните океани на Земята. Много видове са еволюирали до ехолокация, някои произвеждат отрова, а други са развили устойчивост към рак и вируси", отбелязва Фоли.

"Възможността да разгледаме общите различия и прилики между видовете бозайници на генетично ниво може да ни помогне да разберем кои части от генома са от решаващо значение за регулиране на експресията на гените", продължава Фоли. "Усъвършенстването на този геномен механизъм при различните видове е довело до разнообразието от характеристики, които наблюдаваме при днешните живи бозайници."

Времето на еволюцията на плацентарните бозайници. Кредит: Nicole M. Foley et al. ,A genomic timescale for placental mammal evolution.Science380,eabl8189(2023).DOI:10.1126/science.abl8189

Мърфи споделя, че разкритата от Фоли филогения на бозайниците е от решаващо значение за проекта Zoonomia, който има за цел да използва силата на сравнителната геномика като инструмент за човешката медицина и опазването на биоразнообразието. Проектът Zoonomia е първият анализ, който подрежда 241 различни генома на бозайници наведнъж и използва тази информация за по-добро разбиране на човешкия геном.

"Основният стимул за събирането на този голям набор от данни бе да можем да сравним всички тези геноми с човешкия геном и след това да определим кои части от човешкия геном са се променили в хода на еволюционната история на бозайниците", обяснява Мърфи.

Определянето на това кои части на гените могат да бъдат манипулирани и кои не могат да бъдат променяни, без да се навреди на функцията на гена, е важно за човешката медицина. 

Разширяването на възможността за сравняване на геномите на бозайниците чрез използване на най-големия набор от данни в историята ще помогне за разработването на повече лекарства и лечения за заболявания на други видове, чиито корени се крият в генетиката, включително котки и кучета.

"Например котките имат физиологични адаптации, които се коренят в уникални мутации, позволяващи им да консумират изключително богата на мазнини и белтъчини храна, която е изключително нездравословна за хората", обяснява Мърфи. "Един от прекрасните аспекти на подреждането на 241 вида в Zoonomia е, че можем да изберем всеки вид (не само човека) като референтен и да определим кои части от генома на този вид могат да се променят и кои не могат да търпят промени. В случая с котките например можем да помогнем за идентифицирането на генетични адаптации при тези видове, които биха могли да доведат до терапевтични цели за сърдечносъдови заболявания при хората."

Филогенията на Мърфи и Фоли играе важна роля и в много от последващите статии, които са част от проекта, като изследвания върху геномиката на опазването на застрашени видове до такива, които разглеждат еволюцията на различни сложни човешки черти.

Фоли заявява, че е било едновременно значимо и удовлетворяващо да се даде окончателен отговор на силно дискутирания въпрос за времето на възникване на бозайниците и да се създаде разширена филогения, която поставя основата за следващите няколко поколения изследователи.

Това мащабно съпоставяне на геномите и историческите данни от него за еволюцията на генома на бозайниците ще бъде в основата на всички изследвания, засягащи сравнения при бозайниците, смятат авторите.

Справка: Nicole M. Foley et al, A genomic timescale for placental mammal evolution, Science (2023). DOI: 10.1126/science.abl8189

Източник: Researchers use genomes of 241 species to redefine mammalian tree of life
Rachel Knight, Texas A&M University

Още по темата

10/04/2023

Животът

10 факта за яйцата, които е интересно да научим преди Великден

24/11/2022

Животът

Откритието на "егоистични" гени отпреди 119 млн години оспорва утвърдени еволюционни представи (видео)

09/11/2022

Медицина

Древна вирусна ДНК в човешкия геном предпазва от инфекции

28/10/2022

Животът

Кога животните започват да издават звуци? "Първият вик" е отпреди 400 милиона години