Впервые лишнюю хромосому в половых клетках певчей птицы — зебровой амадины (Taeniopygia guttata) — ученые обнаружили более 20 лет назад. Тогда этот случай восприняли как генетический курьез. Сейчас же команда российских ученых доказала, что аналогичный феномен характерен и для других видов певчих птиц. При этом в соматических клетках, которые не участвуют в половом размножении, дополнительной хромосомы нет: из них она в каждом поколении «выбрасывается».
Всего в рамках своей работы биологи исследовали 16 видов певчих птиц. В каждой половой клетке у каждой особи из каждого из исследованных видов они нашли лишнюю хромосому. В то же время ни в одном из восьми видов птиц, не относящихся к певчим (от гуся до попугая), этой хромосомы не обнаружили.
Ученые также расшифровали отдельные участки этой хромосомы у четырех птиц — бледной береговушки (Riparia diluta), чижа (Spinus spinus), зебровой и японской амадин (Lonchura domestica). В дополнительной хромосоме они нашли фрагменты функциональных генов, схожие с теми, что присутствуют в хромосомах соматических клеток.
При этом у разных видов эти дополнительные хромосомы отличаются и по размеру, и по содержанию генов. Поэтому авторы работы считают, что дополнительная хромосома появилась у общего предка всех певчих птиц, а дальше у каждого вида эволюционировала отдельно.
Вероятно, она возникла как дополнительная паразитическая микрохромосома около 35 миллионов лет назад и значительно изменилась в ходе эволюции — как по размеру, так и по генетическому содержанию. В результате из геномного паразита она превратилась в важный компонент генома половых клеток. Именно этот «эволюционный лайфхак», считают авторы работы, мог помочь певчим воробьинообразным стать самой разнообразной по числу видов группой птиц.
Ученые считают, что лишнюю хромосому певчих птиц можно рассматривать как уникальную попытку увеличить в ходе эволюции число копий нужных генов локально и временно, не увеличивая при этом общего размера генома и массы тела. «Птицам нужны дополнительные копии генов половых клеток в течение очень короткого периода размножения только для того, чтобы произвести очень много сперматозоидов и загрузить ооциты большим количество белков, — комментирует руководитель исследования, научный сотрудник Института цитологии и генетики РАН и Новосибирского государственного университета Павел Бородин. — Им абсолютно не нужны копии этих генов круглый год и во всех соматических клетках».
Евгения Береснева