Источник Nature(Перевод Элеонора Ример)

Скаты - хрящевые рыбы, чей план тела отличается увеличенными крылоподобными грудными плавниками, что позволяет им процветать в придонной среде. Однако молекулярные основы этого уникального признака остаются неясными. Международная группа исследователей изучила происхождение этого новшества, используя малого ежового ската в качестве геномной модели. Анализ высококачественной хромосомной последовательности генома маленького ската показал, что он сохраняет многие особенности предковых челюстных позвоночных по сравнению с другими секвенированными геномами, включая многочисленные древние микрохромосомы.

«Мы знаем, что животные с позвоночником и скелетом - известные как позвоночные - включая рыб, обладают огромным количеством форм тела, но мы мало что понимаем в глубинных процессах, контролируемых генами», - сказал доктор Тецуя Накамура, исследователь из Ратгерского университета штата Нью-Джерси.

«В этом исследовании мы выявили генетические механизмы, которые создают уникальные характеристики тела ската.»

Малые скаты - это вид скатов Атлантического океана длиной около 40-51 см (16-20 дюймов).

Их плоское тело имеет увеличенные, похожие на крылья грудные плавники, которые позволяют рыбам процветать в условиях морского дна.

Их уникальная форма создает силу для быстрого движения вперед.

Они также используют свои плоские плавники для зачерпывания и переворачивания песка, чтобы спрятаться от хищников, закрывая все, кроме глаз.

«Нам стало интересно, как это уникальное тело развивалось в ходе их эволюции», - говорит доктор Накамура.

«Если мы поймем, как развивался скат, возможно, это даст нам подсказки о том, как развивались формы других позвоночных».

Проводя анализ, доктор Накамура и его коллеги связали генотип скатов - их уникальную последовательность ДНК - с их фенотипом - физическими свойствами, от формы тела до биохимии.

Они также сравнили геном малого ската с геномами различных акул, включая бамбуковую акулу, с которой он имеет общего предка.

Исследователи обнаружили сходство между геномами и порядками генов маленького ската и бамбуковой акулы, которые сохранили предковые признаки хромосом - важнейших структур, компактно упаковывающих ДНК в ядре каждой клетки.

В области генома малого ската, контролирующей развитие плавников, они обнаружили обширные перестановки в порядке расположения генов, напоминающие перетасовку карт.

Эта перестановка генов произошла в области генов формирования плавников у скатов по сравнению с акулами.

Они также выявили специфический для плавников энхансер, который взаимодействует с несколькими Нох - генами, которые, как было установлено в ходе других исследований, участвуют в формировании тела животного от головы до хвоста.

У позвоночных животных Hox - гены определяют положение сегментации участков тела, включая голову.

В случае с малым скатом команда обнаружила, что Hox - гены были незаменимы для эволюции его широких плавников.

«Такое широкое сохранение хромосомной идентичности и порядка генов, несмотря на 300 миллионов лет дивергенции, указывает на то, что большинство хрящевых рыб, таких как коньки, скаты и акулы, скорее всего, разделяют эту генетическую организацию», - сказал доктор Накамура.

«В целом, мы обнаружили, что генетическая рекомбинация и изменения последовательности генома имеют решающее значение для эволюции плавников у скатов».