Сколько хромосом у гусей

Опубликовано: 28.09.2022

(Количество хромосом в соматических клетках живых существ)

1. Животные

Плазмодий малярийный
Аскарида конская 1
Комар-звонец (мотыль)
Комар-пискун
Дрозофила чернобрюшковая (плодовая мушка)
Муха комнатная (домашняя)
Тля оранжерейная
Кузнечик
Планария
Пчела медоносная 2

Опоссум
Саранча пустынная
Хомячок серый
Саранча азиатская
Жаба
Квакша древесная
Саламандра огненная
Таракан рыжий («прусак») 3

Plasmodium malariae
Ascaris megalocephala
Chironomus plumosus
Culex pipiens
Drosophila melanogaster
Musca domestica
Myzus persical
Stenobothrus lineatus
Planaria gonocephala
Apis mellifera

Didelphys virginiana
Schistocerca gregaria
Locusta migratoria
Cricetus griseus
Bufo sp.
Hyla arborea
Salamandra salamandra
Blattellia germanica

2. Растения

Гаплопаппус
Арабидопсис Таля
Шафран прекрасный
Скерда
Сальвиния плавающая
Шафран желтый
Клевер луговой
Пион молочноцветковый
Бобы конские
Чистотел майский
Шпинат огородный
Горох посевной
Горошек душистый
Горошек мышиный
Земляника лесная
Малина обыкновенная
Огурец посевной
Пшеница однозернянка
Рожь посевная
Тимофеевка
Частуха подорожниковая
Чечевица культурная
Флокс
Ярутка полевая
Ячмень обыкновенный
Абрикос
Колючка верблюжья
Гиацинт восточный
Гречиха культурная
Донник белый
Клевер гибридный
Кресс-салат
Крыжовник
Лотос орехоносный
Лук
Львиный зев
Люцерна посевная
Пастушья сумка обыкновенная
Персик
Смородина красная
Смородина черная
Сурепка обыкновенная
Черешня
Капуста огородная
Морковь огородная
Редис
Редька посевная
Салат посевной
Свекла обыкновенная
Цикорий
Агава американская
Вороний глаз четырехлистный
Водоросль ацетабулярия
Конопля посевная
Кукуруза, маис
Репа
Спаржа лекарственная
Хмель вьющийся
Арбуз
Банан

Мак снотворный
Лещина обыкновенная
Пастернак лесной
Тмин обыкновенный
Фасоль обыкновенная
Бук
Горчица белая
Дрема белая
Дуб обыкновенный
Дурман
Ель обыкновенная
Лилейные
Лиственница сибирская
Пихта сибирская
Овес посевной
Рис посевной
Рябчик шахматный
Сосна
Табак
Томат

Haplopappus gracilis
Arabidopsis thaliana
Crocus speciosus
Crepis capillaris
Salvinia natans
Crocus flavus
Trifolium pratense
Paeona lactiflora
Vicia faba
Chelidorium majus
Spinacia oleracea
Pisum sativum
Lathyrus odoratus
Vicia cracca
Fragaria vesca
Rubus idaeus
Cucumis sativus
Triticum monococcum
Secale cereale
Phleum pratense
Alisma plantago-aguatica
Lens culinaris
Phlox sp.
Thlaspi arvense
Hordeum vulgare
Prunus armeniaca
Alhagi pseudalhagi
Hyacinthus orientalis
Fagopyrum esculentum
Melilotus albus
Trifolium hybridum
Lepidium sativum
Ribes grossularia
Nelumbo nucifera
Allium сера
Antirrhinum majus
Medicago sativa
Capsella bursa-pastoris
Prunus persica
Ribes rubrum
Ribes nigrum
Barbarea vulgaris
Prunus avium
Brassica oleracea
Daucus carota
Raphanus sativus var. radicula
Raphanus sativus
Lactuca sativa
Beta vulgaris
Cichorium nutybus
Robinia pseudoacacia
Cannabis sativa
Acetabylaria mediterranea
Cannabis sativa
Zea mays
Brassica rapa
Asparagus officinalis
Humulus lupulus
Citrullus vulgaris
Musa

Литератур

Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. – М.: Мир, 1987.

Берг P. Л., Давиденков С.Н. Наследственность и наследственные болезни человека. – Л.: Наука, 1971.

Ватти К.В., Тихомирова М.М. Руководство к практическим занятиям по генетике. – М.: Просвещение, 1972.

Гуляев Г.В. Задачник по генетике. – М.: Колос, 1980.

Корсунская В.М., Мокеева З.А. и др. Как преподавать общую биологию. – М.: Просвещение, 1967.

Натали В.Ф. Основные вопросы генетики. – М.: Просвещение, 1967.

Пехов А.П. Биология и общая генетика. – М.: РУДН, 1993.

Фонов А.В. Количество хромосом в соматических клетках живых существ. – М.: ИПК и ПРНО МО, 1996.

1 Разное количество хромосом вероятно связано с полиплоидией.

2 Самцы пчел развиваются из неоплодотворенных яиц.

3 У некоторых насекомых у самцов нет одной половой хромосомы.

4 Высокая степень полиплоидии.

В этом списке приведены различные организмы (растения, животные, протисты) с указанием числа хромосом. Приведён диплоидный набор хромосом (2n).

Содержание

Млекопитающие

Приматы

Если источник явно не указан, информация взята из книги [1] .

В случае, когда число хромосом одинаково для какой-либо таксономической единицы в целом (род, семейство), указывается название единицы без конкретизации до уровня вида (латинское наименование состоит из одного слова).

Несколько видов одного рода, имеющие одинаковое число хромосом, сводятся в одну строку таблицы.

Организм Латинское
наименование
Число
хромосом
Примечания
Тупайя обыкновенная Tupaia 60 Ю. Азия
Тупайя филиппинская Urogale 44 о. Минданао. Тупайеобразные
Лемур серый Hapalemur griseus 54—58 Мадагаскар. Лемуровые
Лемуры обыкновенные Lemur 44—60 Мадагаскар. 44, 46, 48, 52, 56, 58, 60
Лемур большой крысиный Cheirogaleus major 66 Мадагаскар. Карликовые лемуры
Лемуры мышиные Mycrocebus 66 Мадагаскар
Индри хохлатые Propithecus 48 Мадагаскар
Лори тонкие Loris 62 Ю. Индия, Цейлон. Лориевые
Лори толстые Nycticebus 50 Ю. Азия. Лориевые
Потто Perodicticus 62 Африка
Галаго сенегальский Galago senegalensis 38 Африка. Галаговые
Галаго толстохвостый Galago crassicaudatus 62 Африка. Галаговые
Долгопят западный Tarsius bancanus 80 Суматра, Калимантан. Долгопяты
Мирикина Aotes trivirgatus 54 Ю. Америка
Прыгун красный Callicebus cupreus 46 Ю. Америка. Саковые
Уакари красный Cacajo rubicundus 46 Амазонка, Ориноко. Саковые
Саки бледный Pithecia pithecia 46 Север Ю. Америки
Ревун рыжий Alouatta seniculus 44 Ю. Америка Ревуны
Ревун чёрный Alouatta caraya 52 Ю. Америка. Ревуны
Капуцин обыкновенный
Капуцин-фавн
Cebus capucinus
Cebus apella
54 Ю. Америка. Капуцины
Саймири беличий Saimiri sciureus 44 Север Ю. Америки
Коата чёрная
Коата Жоффруа
Ateles paniscus
Ateles geoffroyi
34 Север Ю. Америки. Коаты
Обезьяны шерстистые Lagothrix 62 Ю. Америка
Мармозетка Callimico goeldii 48 бассейн Амазонки
Игрунка обыкновенная
Игрунка желтоногая
Callithrix jacchus
Callithrix flaviceps
46 Бразилия. Обыкновенные игрунки
Игрунка золотистая Leontideus rosalia 46 Бразилия
Тамарин эдипов
Тамарин черноспинный
Тамарин рыжий
Saguinus oedipus
Saguinus nigricollis
Saguinus illigeri
46 Ю. Америка. Тамарины
Макаки Macaca 42 Азия, С. Африка
Павиан чёрный Cynopithecus niger 42 о-в Сулавеси. Макаки
Мангабеи Cercocebus 42 Африка. Мартышковые
Павианы Papio 42 Африка
Гелады Terapithecus 42 Эфиопия
Мартышки Cercopithecus 54—72 Африка. 54, 58, 60, 62, 66, 68, 70, 72
Гульман Pygathrix entellus 50 Ю. Азия. Тонкотелые обезьяны
Носачи Nasalis 48 Калимантан, 1 вид
Орангутаны Pongo 48 Суматра, Калимантан
Шимпанзе Pan 48 Африка
Гориллы Gorilla 48 Африка
Сиаманги Symphalangus 50 Ю. Азия
Гиббоны Hylobates 44 Ю. Азия. Кроме сиамангов
Человек Homo sapiens 46 Земля и частично космос

Псовые

Организм Латинское
наименование
Число
хромосом
Примечания
Волк Canis lupus 78 [2] [3]
Волк красный Cuon alpinus 78 [2]
Волк рыжий Canis rufus 78 [2]
Волк гривистый Chrysocyon brachyurus 76 [2]
Динго Canis lupus dingo 78 [2]
Койот Canis latrans 78 [2] [3]
Корсак Vulpes corsac 36 [2] Лисица степная
Лисица американская Vulpes velox 50 [3]
Лисица андская Pseudalopex culpaeus 74 [2]
Лисица большеухая Otocyon megalotis 72 [2] [3]
Лисица малая Atelocynus microtis 76 [2]
Лисица обыкновенная Vulpes vulpes 34
36
[2]
[3]
+3–5 микросом
[3]
Лисица островная Urocyon littoralis 66 [2]
Лисица песчаная Vulpes rueppellii 40 [2]
Лисица серая Urocyon cinereoargenteus 66 [2] [3]
Лисица тибетская Vulpes ferrilata 36 [2]
Лисица фенек Vulpes zerda 64 [2]
Лисица южноамериканская Pseudalopex griseus 74 [2]
Лисица парагвайская Pseudalopex gymnocercus 74 [2]
Лисица бразильская Pseudalopex vetulus 37
74
[2]
[3]
Майконг Cerdocyon thous 74 [2] [3]
Песец Alopex lagopus 48–50 [2]
Собака Canis lupus familiaris 78 [4] 76 аутосом, 2 половые хромосомы [5] [3]
Собака гиеновидная Lycaon pictus 78 [2]
Собака енотовидная Nyctereutes procyonoides 54, 38 [2] 38 – тануки, японская енотовидная собака
Собака кустарниковая Speothos venaticus 74 [2]
Шакал обыкновенный Canis aureus 78 [2]
Шакал чепрачный Canis mesomelas 78 [2]

Другие млекопитающие

Если источник явно не указан, информация взята из книги [1]

  • Приём, исследование биоматериала
  • Показания к назначению
  • Описание

Приём и исследование биоматериала

  • Можно сдать в отделении Гемотест
  • Можно сдать анализ дома

Когда нужно сдавать анализ Анализ кариотипа лимфоцитов периферической крови с выявлением хромосомных аберраций?

1. Наличие в анамнезе 2 и более самопроизвольных выкидышей.
2. Бесплодие.
3. Олигозооспермия.
4. Необструктивная форма азооспермии.
5. Первичная (или вторичная) аменорея.
6. Замершая беременность.
7. Случаи детской смертности на первом году жизни или рождения в семье мертвого ребенка.
8. Рождение ребенка с врожденными сочетанными пороками.
9. Задержка развития малыша (как физического, так и умственного.
10. Генетические заболевания у родителей и близких родственников.
11. Подозрение на генетическую патологию по имеющимся внешним признакам (например: специфическая форма черепа, пальцев рук, аномалии наружных половых органов, глаз, носа и т.д.).
12. Обследование доноров генетического материала.

Подробное описание исследования

Кариотипирование (цитогенетическое обследование) - это анализ на выявление нарушений хромосомного набора человека. При кариотипировании выявляется количество и строение хромосом, что позволяет выявить хромосомные аномалии, которые могут стать причиной бесплодия, невынашивания беременности, другой наследственной болезни и рождения больного ребенка.

Каждый организм характеризуется определенным набором хромосом, который называется кариотипом. Кариотип человека состоит из 46 хромосом - 22 пары аутосом и две половые хромосомы. У женщины - это две X хромосомы (кариотип: 46, ХХ), а у мужчин одна Х хромосома, а другая - Y (кариотип: 46, ХY). В каждой хромосоме находятся гены, ответственные за наследственность. Исследование кариотипа проводится с помощью цитогенетических и молекулярно-цитогенетических методов.
Вне процесса деления клетки хромосомы в её ядре расположены в виде «распакованной» молекулы ДНК, и они трудно доступны для осмотра в световом микроскопе. Для того, чтобы хромосомы и их структура стали хорошо видны используют специальные красители, позволяющие выявлять гетерогенные (неоднородные) участки хромосом и проводить их анализ - определять кариотип. Хромосомы в световом микроскопе на стадии метафазы представляют собой молекулы ДНК, упакованные в плотные палочковидные структуры. Таким образом, большое число хромосом упаковывается в маленький объём и помещается в относительно небольшом объёме ядра клетки. Расположение хромосом, видимое в микроскопе, фотографируют и из нескольких фотографий собирают систематизированный кариотип - нумерованный набор хромосомных пар гомологичных хромосом. Изображения хромосом при этом ориентируют вертикально, короткими плечами вверх, а их нумерацию производят в порядке убывания размеров. Пару половых хромосом помещают в самом конце изображения набора хромосом.
Современные методы кариотипирования обеспечивают детальное обнаружение хромосомных аберраций (внутрихромосомных и межхромосомных перестроек), нарушения порядка расположения фрагментов хромосом - делеции, дупликации, инверсии, транслокации. Такое исследование кариотипа позволяет диагностировать ряд хромосомных заболеваний, вызванных как грубыми нарушениями кариотипов (нарушение числа хромосом), так и нарушением хромосомной структуры или множественностью клеточных кариотипов в организме. Нарушения нормального кариотипа у человека возникают на ранних стадиях развития организма. Если это происходит в половых клеток будущих родителей, то кариотип зиготы образовавшейся при слиянии родительских клеток, также оказывается нарушенным. При дальнейшем делении такой зиготы все клетки эмбриона и развившегося из него организма окажутся с одинаково аномальным кариотипом. Однако, нарушения кариотипа могут возникнуть и на ранних стадиях дробления зиготы. Развившийся из такой зиготы организм содержит несколько линий клеток (клеточных клонов) с разными кариотипами. Такое многообразие кариотипов во всём организме или только в некоторых его органах называют мозаицизмом.
Как правило, нарушения кариотипа у человека сопровождаются различными, в том числе комплексными, пороками развития, и большинство таких аномалий несовместимо с жизнью. Это приводит к самопроизвольным абортам на ранних стадиях беременности. Однако достаточно большое число плодов (

2,5%) с аномальными кариотипами донашивают до окончания беременности. Хромосомные аномалии у новорожденных являются причиной 45-50% множественных врожденных пороков развития, около 35% случаев умственной отсталости и 50% отсутствия менструации у женщин. У взрослых хромосомные аномалии клинически могут не проявляться и вовсе, или иметь место в стертых формах. Часто человек считает себя абсолютно здоровым и не подозревает о каких-либо генетических нарушениях. Но он не может иметь детей. Поэтому исследование кариотипа лимфоцитов крови рекомендуется обязательно делать всем бесплодным парам.

Другие названия этого исследования

Cariotip,Cariotyping,Chromosome Analysis,Karyotype analysis

Кариотип,Кариотипирование,Определение хромосомного набора,Синдром Дауна, Патау, Клайнфельтера, Шерешевского-Тёрнера,Хромосомные аномалии,Хромосомные риски,Хромосомы

  • Подготовка к исследованию
  • Противопоказания и ограничения

Подготовка к исследованию

1. Cпециальной подготовки не требуется.
2. Исследование проводится на сытый желудок (1,5-2 часа после еды).
3. Биоматериал должен быть доставлен в лабораторию в день взятия. Хранение не допускается.

Противопоказания и ограничения

Факторы, влияющие на результаты исследований

1. Перед диагностикой не рекомендуется подвергать себя стрессовым ситуациям, принимать спиртные напитки и курить.
2. Рацион и прием лекарственных препаратов не влияет на результат исследования.

Интерпретация результата

У мужчин – 46XY.
У женщин – 46ХХ.
47,XXY; 48,XXXY - синдром Клайнфельтера.
45X0; 45X0/46XX; 45,X/46,XY; 46,X iso (Xq) - синдром Шерешевского-Тернера.
47,ХХX; 48,ХХХХ; 49,ХХХХХ - трисомия и полисомия по X-хромосоме.
47,ХХ,+21; 47,ХY,+21 - синдром Дауна.
47,ХХ,+18; 47,ХY,+18 - синдром Эдвардса.
47,ХХ,+13; 47,ХY,+13 - синдром Патау.
46,XX,5р - синдром "кошачьего крика".

На всех широтах и на всех континентах живут птицы. Обсуждение их стремительной эволюции и удивительного разнообразия длится почти век. Специалисты неоднократно выстраивали филогенетическое древо птиц на основании особенностей их анатомии, поведения и сравнения отдельных генов. Результаты, однако, получались противоречивые.

Ситуация изменилась, когда у исследователей появилась возможность быстро секвенировать целые геномы. Международная группа ученых определила и сравнила последовательности геномов 48 видов, представляющих почти все основные отряды класса птиц. ДНК выделяли из замороженных образцов, предоставленных Музеем естественной истории Университета штата Луизиана (США), который располагает одной из крупнейших в мире коллекцией тканей позвоночных.

В проекте участвовали более 200 исследователей из 80 институтов 20 стран. Его возглавили Гоцзе Чжан (Guojie Zhang), заместитель директора Национального генбанка Пекинского института генома и доцент Копенгагенского университета, нейробиолог Эрик Джарвис (Erich D. Jarvis), сотрудник Университета Дьюка и Медицинского института Говарда Хьюза, и профессор Томас Гилберт (M. Thomas P. Gilbert), специалист по древней ДНК, работающий в Музее естественной истории Дании.

Проект занял четыре года, в том числе несколько месяцев ушло на компьютерный анализ. Проделав огромную работу, ученые составили новое филогенетическое древо птиц, восстановили геном их общего предка и определили гены, ответственные за характерные особенности птиц.

Филогенетическое древо птиц — результат сравнения полных геномов 48 видов. www.sciencemag.org

Филогенетическое древо птиц — результат сравнения полных геномов 48 видов. www.sciencemag.org

Отсечь всё лишнее

Геном у птиц удивительно маленький. У млекопитающих и рептилий его размеры варьируют от 1 до 8,2 Гб, а у птиц — от 0,91 Гб у колибри Archilochus alexanderi до 1,3 Гб у страуса. Геном невелик по нескольким причинам. Прежде всего, в нем мало повторяющихся элементов, всего 4–10%, в то время как у млекопитающих их доля составляет от 34 до 52%. Сохранившиеся птичьи повторы существенно короче, чем у других наземных позвоночных.

Птицы укоротили интроны, и в результате длина генов, кодирующих белки, у них на 50% и 27% меньше, чем у млекопитающих и рептилий соответственно. Столь же компактным геномом могут похвастаться летучие мыши, единственные летающие млекопитающие. Исследователи предположили, что конденсированный геном позволяет быстрее регулировать работу генов, что выгодно во время управляемого полета.

Геном также сокращался в результате множества больших и маленьких делеций (потери фрагментов или удаления отдельных нуклеотидов). Образование протяженных делеций привело, по мнению исследователей, к фрагментации хромосом, из-за которой геном птиц изобилует микрохромосомами, это его характерная особенность. Компактный геном с малым количеством повторов, низкой активностью мобильных элементов и микрохромосомами сформировался, вероятно, еще у предков птиц и пребывает в таком состоянии более 100 млн лет.

Птицы утратили многие последовательности, которые сохранились у аллигаторов и черепах, в том числе 1241 кодирующий ген, но зато приобрели несколько новых признаков. Один из них — легкие, приспособленные для усиленного газообмена во время полета. У млекопитающих легкие эластичные, состоящие из множества альвеол, у птиц они небольшие, плотные и включены в проточную систему газообмена (воздух в них поступает и при вдохе, и при выдохе). Исследователи обнаружили пять генов, которые работают при формировании легких у млекопитающих, а у птиц отсутствуют.

Другой пример — утрата зубов. Вместо них современные птицы используют для измельчения пищи клюв и мускулистый желудок. Большинство специалистов полагают, что зубы исчезли у общего предка современных птиц, другие же считают, что потеря зубов могла происходить несколько раз независимо. При этом они ссылаются на гесперорниса и ихтиорни-са — зубастых птиц мезозоя. Чтобы разобраться, исследователи сравнили геномы птиц, черепах, которые также не имеют зубов, беззубых млекопитающих (панголинов, муравьедов и усатых китов) и млекопитающих с зубами, лишенными эмали (трубкозубов, ленивцев и броненосцев).

Все эти позвоночные имели предков с полноценными эмалированными зубами, для образования которых необходим «дентиновый» ген DSPP и пять генов, ответственных за формирование эмали (ENAM, AMEL, AMBN, MMP20 и AMTN). У всех беззубых животных гены, кодирующие образование дентина и эмали, утратили функции в результате мутаций: делеций и сдвигов рамки считывания. У разных видов они разные, но произошли в одних и тех же генах. У животных с зубами без эмали нормально работает только ген DSPP.

Анализ мутаций показал, что зубы пропали у предка современных птиц примерно 116 млн лет назад. Сначала зубы исчезли на передней части верхней и нижней челюстей, и там же начал развиваться клюв. Затем оба процесса распространились на задние части обеих челюстей. В результате ороговевший клюв успешно заменил зубы и внес заметный вклад в формирование разнообразия современных птиц.

Древо птичьей жизни

Главной целью исследования птичьих геномов и основным его результатом стало построение непротиворечивого филогенетического древа (см. рисунок). Существовавшая классификация, основанная на морфологических исследованиях и результатах анализа последовательностей некоторых хромосомных генов и митохондриальной ДНК, подразделяет современных птиц (Neornithes) на Palaeognathae (нелетающие бескилевые), Galloanseres, которые включают сухопутных курообразных Galliformes и водных гусеобразных Anseriformes, и Neoaves — всех остальных современных птиц.

В группу Neoaves входят обширные клады водных птиц, в том числе пингвины, пеликаны и гагары, и сухопутные птицы (дятлы, хищные птицы, попугаи и певчие птицы). Несмотря на усилия систематиков, отношения ветвей внутри Neoaves оставались не вполне ясными.

Новое древо, основанное на анализе полных геномов, также выделяет три группы, Palaeognathae, Galloanseres и Neoaves, причем две последние объединены в инфракласс Neognathae (новонебные). Первое расхождение внутри Neoaves привело к образованию двух монофилетических, то есть имеющих одного общего предка, групп: Passerea, названного так по наиболее представительной группе Passeriformes (воробьинообразные), и Columbea, в честь отряда голубеобразные (Columbiformes). Внутри Passerea выделяют две большие родственные клады сухопутных (Telluraves) и водных (Aequornithia) птиц.

Среди сухопутных выделяется клада Australaves, в которую входят кариамы, традиционно относящиеся к журавлеобразным (Gruiformes), соколы, которых обычно помещали с другими дневными хищниками, попугаи, положение которых на древе затруднялись определить, и воробьинообразные. В другую кладу, Afroaves, вошли среди прочих орлы, совы, дятлы и ракшеобразные. Соколов пришлось отделить от орлов и грифов, а из отряда ракшеобразных исключили куролов и птиц-носорогов.

Что касается клады водных птиц, исследователи вывели из нее фаэтонов и солнечных цапель. Их образ жизни схож, но геномные различия не позволяют объединять этих птиц в одну группу. Ученые также нашли место птицам, которых ранее затруднялись посадить на определенную ветвь: кукушкам, турако и дрофам. В кладе Columbea свои сюрпризы: голуби и рябки оказались родственниками водных птиц, фламинго и поганок, чего никто не ожидал. Сравнив последовательности птичьих геномов с геномами американского аллигатора Alligator mississippiensis, гребнистого крокодила Crocodylus porosus и индийского гавиала Gavialis gangeticus, ученые реконструировали геном архозавра, общего предка птиц и крокодилов, а также геном общего предка птиц.

Оказалось, что птицы произошли от наземных позвоночных (теропод) более 150 млн лет назад, но их эволюцию ускорило массовое вымирание видов, случившееся 66 млн лет назад и высвободившее множество экологических ниш. Немногие птицы пережили эту катастрофу, но уцелевшие всего за 10–15 млн лет заняли освободившиеся ниши, благодаря чему и достигли удивительного разнообразия. Одновременно быстро эволюционировали плацентарные млекопитающие, они тоже не упустили свой шанс.

Построив подробное, разветвленное филогенетическое древо, исследователи получили возможность изучать эволюцию конвергентных признаков. Columbea и Passerea имеют много сходных черт, возникших в результате конвергентной эволюции, а не из-за тесного родства. Например, при плавании под водой ноги поганок (Columbea) работают как пропеллер, так же как у гагар и бакланов (Passerea). Фламинго (Columbea) и относящиеся к Passerea ибисы и белые цапли кормятся сходным образом. Но, пожалуй, самый удивительный пример конвергенции — пение.

Птицы поют как люди

Способность петь возникала у птиц независимо по крайней мере дважды, а то и трижды: у колибри и у общего предка попугаев и певчих птиц. Некоторые представители отряда воробьиных эту способность утратили, а птица-звонарь Procnius bellbirds, которую считали не певчей, как недавно оказалось, может научиться пению.

Сравнив геномы поющих и не поющих птиц, исследователи обнаружили 227 генов, связанных с пением, большинство из которых работает в определенных областях мозга. Области эти активны только у поющих видов. Ученым удалось расшифровать механизм регуляции генов пения, описанию которого они посвятили отдельную статью.

Способность имитировать песню свойственна не только птицам, но и некоторым млекопитающим. Ученые сравнили экспрессию генов в мозге людей, певчих птиц, попугаев и колибри, а также птиц и приматов, которые не поют: голубей, перепелов и макак.

Оказалось, что при пении сходные специализированные белки синтезируются в гомологичных участках мозга людей и поющих птиц: эти зоны мозга выполняют аналогичные функции. Особенно велико сходство между областями, расположенными в стриатуме (полосатой области) мозга человека и птиц, которые активируются в процессе говорения и пения, и между участками заднего мозга, отвечающими за движение человеческой гортани и сиринкса (органа звукоизвлечения у птиц). Удивительно, что подобная конвергенция областей мозга, ответственных за пение и речь, сопровождаемая конвергентными изменениями в работе множества генов, произошла у видов, разделившихся не менее 310 млн лет назад. Исследователи предполагают, что для сложных задач существует ограниченное количество эволюционных решений.

Окно в эволюцию

Участники проекта определили многие гены, делающие птицу птицей. Они нашли последовательности, ответственные за пневматизацию костей скелета, то есть появление в них заполненных воздухом полостей; за формирование и окраску оперения; за прекрасное цветное зрение, благодаря которому птицы различают больше оттенков, чем млекопитающие; за синтез пищеварительных ферментов; за утрату правого яичника (у птиц сохранился только левый). Они уделили большое внимание эволюции половых хромосом, сперматогенезу и овогенезу.

Исследователи надеются, что полученные ими результаты откроют новое окно в эволюцию, разнообразие и экологическую адаптацию наземных позвоночных и помогут навести мосты между микро- и макроэволюцией. На этой инженерной ноте мы и закончим, однако новые результаты не заставят себя ждать, поскольку ученые продолжают секвенировать геномы разных видов.

Результаты исследования представлены в 29 статьях, 8 из которых вошли в специальный выпуск Science (Science. 2014. vol. 346. N 6215. P. 1261–1424), остальные — в Genome Biology, GigaScience, BMC Journal, PLoS Journal и другие издания. Полный список статей здесь: www.sciencemag.org/content/346/6215/1308/suppl/DC1

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

На всех широтах и на всех континентах живут птицы. Обсуждение их стремительной эволюции и удивительного разнообразия длится почти век. Специалисты неоднократно выстраивали филогенетическое древо птиц на основании особенностей их анатомии, поведения и сравнения отдельных генов. Результаты, однако, получались противоречивые.

Ситуация изменилась, когда у исследователей появилась возможность быстро секвенировать целые геномы. Международная группа ученых определила и сравнила последовательности геномов 48 видов, представляющих почти все основные отряды класса птиц. ДНК выделяли из замороженных образцов, предоставленных Музеем естественной истории Университета штата Луизиана (США), который располагает одной из крупнейших в мире коллекцией тканей позвоночных.

В проекте участвовали более 200 исследователей из 80 институтов 20 стран. Его возглавили Гоцзе Чжан (Guojie Zhang), заместитель директора Национального генбанка Пекинского института генома и доцент Копенгагенского университета, нейробиолог Эрик Джарвис (Erich D. Jarvis), сотрудник Университета Дьюка и Медицинского института Говарда Хьюза, и профессор Томас Гилберт (M. Thomas P. Gilbert), специалист по древней ДНК, работающий в Музее естественной истории Дании.

Проект занял четыре года, в том числе несколько месяцев ушло на компьютерный анализ. Проделав огромную работу, ученые составили новое филогенетическое древо птиц, восстановили геном их общего предка и определили гены, ответственные за характерные особенности птиц.

Филогенетическое древо птиц — результат сравнения полных геномов 48 видов. Изображение с сайта www.sciencemag.org

Отсечь всё лишнее

Геном у птиц удивительно маленький. У млекопитающих и рептилий его размеры варьируют от 1 до 8,2 Гб, а у птиц — от 0,91 Гб у колибри Archilochus alexanderi до 1,3 Гб у страуса. Геном невелик по нескольким причинам. Прежде всего, в нем мало повторяющихся элементов, всего 4–10%, в то время как у млекопитающих их доля составляет от 34 до 52%. Сохранившиеся птичьи повторы существенно короче, чем у других наземных позвоночных.

Птицы укоротили интроны, и в результате длина генов, кодирующих белки, у них на 50% и 27% меньше, чем у млекопитающих и рептилий соответственно. Столь же компактным геномом могут похвастаться летучие мыши, единственные летающие млекопитающие. Исследователи предположили, что конденсированный геном позволяет быстрее регулировать работу генов, что выгодно во время управляемого полета.

Геном также сокращался в результате множества больших и маленьких делеций (потери фрагментов или удаления отдельных нуклеотидов). Образование протяженных делеций привело, по мнению исследователей, к фрагментации хромосом, из-за которой геном птиц изобилует микрохромосомами, это его характерная особенность. Компактный геном с малым количеством повторов, низкой активностью мобильных элементов и микрохромосомами сформировался, вероятно, еще у предков птиц и пребывает в таком состоянии более 100 млн лет.

Птицы утратили многие последовательности, которые сохранились у аллигаторов и черепах, в том числе 1241 кодирующий ген, но зато приобрели несколько новых признаков. Один из них — легкие, приспособленные для усиленного газообмена во время полета. У млекопитающих легкие эластичные, состоящие из множества альвеол, у птиц они небольшие, плотные и включены в проточную систему газообмена (воздух в них поступает и при вдохе, и при выдохе). Исследователи обнаружили пять генов, которые работают при формировании легких у млекопитающих, а у птиц отсутствуют.

Другой пример — утрата зубов. Вместо них современные птицы используют для измельчения пищи клюв и мускулистый желудок. Большинство специалистов полагают, что зубы исчезли у общего предка современных птиц, другие же считают, что потеря зубов могла происходить несколько раз независимо. При этом они ссылаются на гесперорниса и ихтиорниса — зубастых птиц мезозоя. Чтобы разобраться, исследователи сравнили геномы птиц, черепах, которые также не имеют зубов, беззубых млекопитающих (панголинов, муравьедов и усатых китов) и млекопитающих с зубами, лишенными эмали (трубкозубов, ленивцев и броненосцев).

Все эти позвоночные имели предков с полноценными эмалированными зубами, для образования которых необходим «дентиновый» ген DSPP и пять генов, ответственных за формирование эмали (ENAM, AMEL, AMBN, MMP20 и AMTN). У всех беззубых животных гены, кодирующие образование дентина и эмали, утратили функции в результате мутаций: делеций и сдвигов рамки считывания. У разных видов они разные, но произошли в одних и тех же генах. У животных с зубами без эмали нормально работает только ген DSPP.

Анализ мутаций показал, что зубы пропали у предка современных птиц примерно 116 млн лет назад. Сначала зубы исчезли на передней части верхней и нижней челюстей, и там же начал развиваться клюв. Затем оба процесса распространились на задние части обеих челюстей. В результате ороговевший клюв успешно заменил зубы и внес заметный вклад в формирование разнообразия современных птиц.

Древо птичьей жизни

Главной целью исследования птичьих геномов и основным его результатом стало построение непротиворечивого филогенетического древа (см. рисунок). Существовавшая классификация, основанная на морфологических исследованиях и результатах анализа последовательностей некоторых хромосомных генов и митохондриальной ДНК, подразделяет современных птиц (Neornithes) на Palaeognathae (нелетающие бескилевые), Galloanseres, которые включают сухопутных курообразных Galliformes и водных гусеобразных Anseriformes, и Neoaves — всех остальных современных птиц.

В группу Neoaves входят обширные клады водных птиц, в том числе пингвины, пеликаны и гагары, и сухопутные птицы (дятлы, хищные птицы, попугаи и певчие птицы). Несмотря на усилия систематиков, отношения ветвей внутри Neoaves оставались не вполне ясными.

Новое древо, основанное на анализе полных геномов, также выделяет три группы, Palaeognathae, Galloanseres и Neoaves, причем две последние объединены в инфракласс Neognathae (новонебные). Первое расхождение внутри Neoaves привело к образованию двух монофилетических, то есть имеющих одного общего предка, групп: Passerea, названного так по наиболее представительной группе Passeriformes (воробьинообразные), и Columbea, в честь отряда голубеобразные (Columbiformes). Внутри Passerea выделяют две большие родственные клады сухопутных (Telluraves) и водных (Aequornithia) птиц.

Среди сухопутных выделяется клада Australaves, в которую входят кариамы, традиционно относящиеся к журавлеобразным (Gruiformes), соколы, которых обычно помещали с другими дневными хищниками, попугаи, положение которых на древе затруднялись определить, и воробьинообразные. В другую кладу, Afroaves, вошли среди прочих орлы, совы, дятлы и ракшеобразные. Соколов пришлось отделить от орлов и грифов, а из отряда ракшеобразных исключили куролов и птиц-носорогов.

Что касается клады водных птиц, исследователи вывели из нее фаэтонов и солнечных цапель. Их образ жизни схож, но геномные различия не позволяют объединять этих птиц в одну группу. Ученые также нашли место птицам, которых ранее затруднялись посадить на определенную ветвь: кукушкам, турако и дрофам. В кладе Columbea свои сюрпризы: голуби и рябки оказались родственниками водных птиц, фламинго и поганок, чего никто не ожидал.

Сравнив последовательности птичьих геномов с геномами американского аллигатора Alligator mississippiensis, гребнистого крокодила Crocodylus porosus и индийского гавиала Gavialis gangeticus, ученые реконструировали геном архозавра, общего предка птиц и крокодилов, а также геном общего предка птиц.

Оказалось, что птицы произошли от наземных позвоночных (теропод) более 150 млн лет назад, но их эволюцию ускорило массовое вымирание видов, случившееся 66 млн лет назад и высвободившее множество экологических ниш. Немногие птицы пережили эту катастрофу, но уцелевшие всего за 10–15 млн лет заняли освободившиеся ниши, благодаря чему и достигли удивительного разнообразия. Одновременно быстро эволюционировали плацентарные млекопитающие, они тоже не упустили свой шанс.

Построив подробное, разветвленное филогенетическое древо, исследователи получили возможность изучать эволюцию конвергентных признаков. Columbea и Passerea имеют много сходных черт, возникших в результате конвергентной эволюции, а не из-за тесного родства. Например, при плавании под водой ноги поганок (Columbea) работают как пропеллер, так же как у гагар и бакланов (Passerea). Фламинго (Columbea) и относящиеся к Passerea ибисы и белые цапли кормятся сходным образом. Но, пожалуй, самый удивительный пример конвергенции — пение.

Птицы поют как люди

Способность петь возникала у птиц независимо по крайней мере дважды, а то и трижды: у колибри и у общего предка попугаев и певчих птиц. Некоторые представители отряда воробьиных эту способность утратили, а птица-звонарь Procnius bellbirds, которую считали не певчей, как недавно оказалось, может научиться пению.

Сравнив геномы поющих и не поющих птиц, исследователи обнаружили 227 генов, связанных с пением, большинство из которых работает в определенных областях мозга. Области эти активны только у поющих видов. Ученым удалось расшифровать механизм регуляции генов пения, описанию которого они посвятили отдельную статью.

Способность имитировать песню свойственна не только птицам, но и некоторым млекопитающим. Ученые сравнили экспрессию генов в мозге людей, певчих птиц, попугаев и колибри, а также птиц и приматов, которые не поют: голубей, перепелов и макак.

Оказалось, что при пении сходные специализированные белки синтезируются в гомологичных участках мозга людей и поющих птиц: эти зоны мозга выполняют аналогичные функции. Особенно велико сходство между областями, расположенными в стриатуме (полосатой области) мозга человека и птиц, которые активируются в процессе говорения и пения, и между участками заднего мозга, отвечающими за движение человеческой гортани и сиринкса (органа звукоизвлечения у птиц). Удивительно, что подобная конвергенция областей мозга, ответственных за пение и речь, сопровождаемая конвергентными изменениями в работе множества генов, произошла у видов, разделившихся не менее 310 млн лет назад. Исследователи предполагают, что для сложных задач существует ограниченное количество эволюционных решений.

Окно в эволюцию

Участники проекта определили многие гены, делающие птицу птицей. Они нашли последовательности, ответственные за пневматизацию костей скелета, то есть появление в них заполненных воздухом полостей; за формирование и окраску оперения; за прекрасное цветное зрение, благодаря которому птицы различают больше оттенков, чем млекопитающие; за синтез пищеварительных ферментов; за утрату правого яичника (у птиц сохранился только левый). Они уделили большое внимание эволюции половых хромосом, сперматогенезу и овогенезу.

Исследователи надеются, что полученные ими результаты откроют новое окно в эволюцию, разнообразие и экологическую адаптацию наземных позвоночных и помогут навести мосты между микро- и макроэволюцией. На этой инженерной ноте мы и закончим, однако новые результаты не заставят себя ждать, поскольку ученые продолжают секвенировать геномы разных видов.

Результаты исследования представлены в 29 статьях, 8 из которых вошли в специальный выпуск Science (Science. 2014. V. 346. № 6215. P. 1261–1424), остальные — в Genome Biology, GigaScience, BMC Journal, PLoS Journal и другие издания. Полный список статей здесь.

Читайте также: