Японські дослідники знайшли свідчення горизонтального перенесення ДНК від змій до амфібій. Вивчення геному понад 350 видів тварин показало, що за останні 85 мільйонів років принаймні 54 рази транспозон BovB перестрибував від рептилій до земноводних, і особливо часто відбувався на Мадагаскарі. Перенесенню посприяли спільні паразити, у багатьох із яких BovB теж знайшли, припускають вчені у журналі Molecular Biology and Evolution.
Ендемічна для Мадагаскару жаба Boophis goudotii із п'явкою. Bernard DUPONT / Flickr
Що за горизонтальне перенесення та транспозони?
У генетиці горизонтальним перенесенням називають явище, за якого генетичний матеріал переноситься від одного організму до іншого, але не як механізм розмноження. Воно дуже поширене у бактерій у вигляді обміну ДНК, що має важливе значення у поширенні генів стійкості до антибіотиків. Натомість у багатоклітинних еукаріотичних організмів горизонтальне перенесення є рідкісним і зазвичай полягає в обміні транспозонами — мобільними фрагментами ДНК, які активно переміщуються та самовідтворюються в геномі. Схоже, явище схильне відбуватися між еволюційно та географічно близькими видами, і йому можуть сприяти паразити, які пов'язують два організми. Наприклад, ми писали про те, як вірус допоміг рослинному генові перейти до тютюнової білокрилки.
Японські вчені з Інституту біонаук та технологій із колегами припустили, що горизонтальне перенесення може відбуватися і між зміями та амфібіями (Amphibia).
Чому саме змій та амфібій запідозрили в передачі ДНК?
Вчені звернули увагу на транспозон BovB, який складає до 18 відсотків геному корів. Попередні дослідження показали, що він вертикально (спадково) переноситься у змій та ящірок (Squamata), а коровам дістався від змій завдяки горизонтальному перенесенню. Оскільки земноводні складають значну частину раціону змій, а крім цього, BovB переноситься між різноманітними багатоклітинними організмами, науковці припустили, що змії з високою ймовірністю могли передати здобичі свої транспозони. Або навіть навпаки, земноводні могли їх першими перенести зміям.
До перевірки припущень підійшли ґрунтовно, зібравши колекцію тварин з усього світу: 121 особину змій та ящірок зі 109 видів та 167 особин земноводних, які представляли 152 види. Також було зібрано набір із 97 видів паразитів цих тварин, включно з гельмінтами та кліщами. Із тканин тварин виділили ДНК та проаналізували її на наявність BovB.
Якою виявилася подорож транспозона?
BovB виявили в усіх досліджених видів рептилій та у 50 (34 відсотків) видів амфібій, майже усі з яких (91 відсоток) походили з Мадагаскару. Поглиблене дослідження показало, що BovB спочатку передавався вертикально у змій та ящірок, але потім багаторазово потрапляв горизонтальним перенесенням до амфібій. Вчені дійшли висновку, що генетичний матеріал перестрибував від змій до їхньої здобичі щонайменше 54 рази за період між 1,3 та 85 мільйонів років тому, при цьому найбільше випадків сталося на території Мадагаскару.
BovB також виявили у паразитів трьох типів, переважно теж із Мадагаскару: кільчастих червів (Annelida), членистоногих (Arthropoda) та нематод (Nematoda). Тож можливо, що високому рівню перенесення ДНК між хребетними (може, й за участі людини у ланцюгу) в регіоні посприяло різноманіття та поширеність паразитичних видів. Однак не зрозуміло, чи представники саме цих типів були посередниками. Зрештою, щоб BovB закріпився в амфібій та передавався нащадкам, він мав потрапити до статевих клітин, тоді як досліджені тут паразити зустрічаються в кишківнику або на зовнішніх покривах. Можливо, у цьому випадку теж перенесенню посприяли віруси, які були всередині цих паразитів, вказуючи на складний шлях BovB. Це планують з'ясувати у наступних дослідженнях.
Можливі шляхи передачі зміїного BovB за допомогою паразитів. Товсті стрілки вказують напрямок горизонтального перенесення, а тонкі - подібність послідовностей BovB у представників різних таксонів. Chiaki Kambayashi et al. / Molecular Biology and Evolution, 2022