Ученые СПбГУ расшифровали геном неуловимого ночного животного

Международная группа исследователей, в которую вошли генетики Санкт-Петербургского государственного университета, изучила геном гаитянского щелезуба — одного из немногих ядовитых млекопитающих на планете.

Результаты исследования, которое поможет сохранить вид, находящийся под угрозой вымирания, опубликованы в научном журнале GigaScience.

Щелезубы — это насекомоядные животные, которых сегодня можно встретить только на Карибских островах. Зверьки, напоминающие крупных крыс с длинным носом, являются одними из очень немногих ядовитых млекопитающих наряду с утконосами, толстыми лори и некоторыми видами землероек. К тому же щелезуб — одно из древнейших млекопитающих, которое отделилось от других насекомоядных еще во времена динозавров — больше 70 миллионов лет назад.

Внимание специалистов Центра геномной биоинформатики СПбГУ имени Ф. Г. Добржанского, которым руководит известный генетик Стефан О’Брайен, и коллег из Университета Пуэрто-Рико привлек один из двух видов этих животных — гаитянский щелезуб (Solenodon paradoxus). Эти млекопитающие оказались изолированы как генетически, так и территориально: их можно встретить лишь в отдаленных уголках острова Гаити. Ночной образ жизни делает зверьков неуловимыми, а значит — практически недоступными для изучения. Вот почему, чтобы выследить щелезубов, ученым пришлось обращаться за помощью к коллегам из университетов Санто-Доминго (Доминиканская Республика), которые хорошо знают джунгли.

Непросто оказалось и провести исследование генома: у исследователей возникли сложности с выделением и транспортировкой необходимого количества ДНК в лабораторию, поэтому им пришлось отклониться от стандартной стратегии по сборке генома de novo. Ученые решили объединить несколько наборов геномных данных, полученных от разных особей. Также для сборки генома использовался подход, основанный на модели string graph (струнный граф), хотя обычно используют графы де Брюйна. Такое решение оказалось эффективным в работе с гомозиготными геномами щелезубов, ведь эти животные в течение десятков миллионов лет жили изолированно, а значит, на геном в большей степени влиял генетический дрейф, а не естественный отбор.

«Одним из ключевых результатов нашего исследования является подтверждение применимости нашего подхода к сборке геномов с низкой гетерозиготностью из низкого покрытия, — отметил ведущий автор статьи Кирилл Григорьев, Университет Пуэрто-Рико. — Это значит, что он как нельзя лучше подходит для работы с редкими видами животных, ведь именно в таких случаях бывает сложно добыть высококачественные образцы и секвенировать их с большим покрытием. И именно редкие виды животных зачастую имеют низкую гетерозиготность».

После сборки генома исследователи получили достаточно информации, чтобы ответить на многие вопросы об эволюционном развитии вымирающих животных.

300 тысяч лет назад гаитянский щелезуб разделился на два подвида — северный и южный.

Поэтому, заботясь о сохранении уникальных млекопитающих, нужно понимать, что гаитянские щелезубы — это две группы животных, которые, возможно, нуждаются в создании совершенно разных стратегий размножения.

К тому же полученные данные позволили пролить свет на вопрос, связанный с видообразованием щелезубов. Как предполагают исследователи, животное отделилось от других насекомоядных млекопитающих около 73,6 миллиона лет назад — то есть задолго до массового вымирания видов в конце мелового периода (65,5 миллиона лет назад), когда исчезло большинство динозавров.

«Для того чтобы успешно завершить этот проект, нам пришлось пойти на компромиссы и применить несколько нестандартных подходов, — рассказал научный сотрудник Центра геномной биоинформатики им. Ф. Г. Добржанского СПбГУ Павел Добрынин. — Собранный геном станет отличным ресурсом как для биологов, так и для специалистов по сохранению видов, поскольку поможет не только больше узнать о щелезубах и истории этого вида, но и даст возможность сравнить это уникальное животное с другими млекопитающими на уровне структуры и организации генома».