Дослідники з УжНУ визначили послідовність генома гаїтянського щілинозуба

Зусиллями українських вчених з УжНУ невловимий отруйний ссавець з Карибських островів приєднується до «Геномного клубу»

Дослідники з УжНУ визначили послідовність генома соленодона (гаїтянського щілинозуба), останню вцілілу до нині гілку ссавців, що з’явилися на Карибських островах ще в епоху динозаврів.

Сьогодні у престижному відкритому науковому журналі GigaScience вийшла стаття, де представлений  геном щілинозуба гаїтянського (Solenodonparadoxus), загадкової тварини з Карибських островів (https://doi.org/10.1093/gigascience/giy025). Цей вид є надзвичайно цікавим не лише тому, що він є одним з дуже небагатьох видів отруйних ссавців, він також є єдиною гілкою ссавців, що відділилася від інших комахоїдних ще в епоху динозаврів і дожила до наших днів. Секвенування і аналіз генома цієї тварини, що знаходиться під загрозою зникнення, було виконано міжнародною командою на чолі з Тарасом Олексиком, доцентом Кафедри зоології біологічного факультету Ужгородського національного університету. Отримання послідовності генома щілинозуба дозволило дослідникам знайти відповідь на кілька питань еволюції, зокрема, чи дійсно види щілинозубів витримали зіткнення Землі з метеоритом, який спричинив вимирання динозаврів 65 мільйонів років тому.

У щілинозуба отруйна слина витікає з модифікованих слинних залоз та стікають через канавки на їхніх гострих різцях (“solenodon ” походить від грецького слова, що означає “рифлений зуб”). Ці тварини також мають кілька інших примітивних і незвичайних для ссавця рис: дуже великі кігті, гнучкий ніс і незвично розташовані соски, які знаходяться у паховій області. Хоча еволюційне дерево ссавців досліджено достатньо ґрунтовно, щілинозуби є найбільш віддаленою його гілкою, яка зараз має опублікований геном доступний до досліджень іншими науковцями. Це має особливо значення та є важливим до питання збереження цього виду, оскільки морфометричні дослідження показали, що південні та північні популяції Гаїтянського щілинозуба можуть бути підвидами і повинні охоронятися окремо заради збереження генетичного різноманіття.

Щілинозуб є не тільки генетично, але також і географічно ізольованим. Ці тварини знаходяться під загрозою зникнення. Сьогодні вони збереглися лише в кількох віддалених куточках Карибських островів – на о. Куба та о. Гаїті. Нічний спосіб життя робить щілинозуба важко вловимим, а тому менш вивченим. Саме тому для дослідників було надзвичайно важливо працювати з місцевими експертами в Інституті Технології Санто-Домінго і Автономним Університетом Санто-Домінго та місцевими провідниками, які допомагали відстежити і влаштувати нічні засідки на щілинозуба.

Провідні автори Тарас Олексик та Хуан Карлос Мартінес-Крузадо зазначили, що «дуже важливо були знайти контакти з місцевими жителями, які довірятимуть вам і захочуть з вами працювати». Автори додають, що «цей проект може відкрити двері багатьом подібним дослідженням і ми завжди вважали його одним з багатьох проектів, що сприяють  дослідженням, освіті та збереженню біорізноманіття у Домініканській Республіці».

 Завданням цього проекту було не просто знайти організми для забору зразків крові. ДНК потрібно було ще й транспортувати і секвенувати. Проведення геномних досліджень у віддалених частинах Карибських островів взагалі є складним завданням, особливо це стосується збереження високоякісної ДНК для секвенування в лабораторії. Внаслідок обмежень, спричинених деградування ДНК-матеріалу в польових умовах джунглів на кордоні Гаїті і Домініканської Республіки, а також обмеженого бюджету, яким оперувала експедиція, дослідники отримали дані з дуже низьким покриттям.

               Проте наші дослідники не розгубилися, а прийняли цей виклик, підібравши нові підходи до математичного аналізу генетичного матеріалу. Найперше вчені виходили з того, що, оскільки вид існував в ізоляції десятки мільйонів років, він повинен бути надзвичайно інбредним (за рахунок схрещування між близькими родичами), і мати дуже гомозиготний (генетично одноманітний) геном. Це дозволило скомбінувати результати секвенування – п’ять зібраних наборів геномних даних були об’єднані для збільшення покриття. На здивування критиків, які вважали цей підхід недостатньо традиційним, цей метод спрацював краще, ніж очікувалося.  На додачу,  нова стратегія поєдналася з використанням методу шнурових графіків (string graph), який дав набагато кращий результат на противагу до більш стандартного методу збору графіками де Брюйна (De Brujin).  Цей новий підхід забезпечує низькобюджетну альтернативу для збору генома, особливо в гомозиготних геномах зникаючих видів.  Вальтер Вольфсбергер, інженер-програміст Центру Інформаційних Технологій УжНУ, працював над цією частиною проекту.

Внаслідок проведення збору генетичного матеріалу дослідники отримали дані достатньо високої якості для відповіді на численні наукові питання про еволюцію щілинозуба. Що стосується планів щодо збереження виду, то дані підтверджують, що в межах виду гаїтянського щілинозуба відбулося розщеплення на підвиди принаймні 300 000 років тому. Тобто північні та південні підвиди слід розглядати як два окремі об’єкти збереження і тому вони можуть потребувати окремих стратегій розмноження.

Отримані дані також проливають світло на початки видоутворення цієї еволюційної гілки ссавців та демонструють, що щілинозуби, ймовірно, відділилися від інших ссавців, які існують дотепер 73,6 млн. років тому. Тарас Олексик наголошує: «Ми підтвердили давнє походження щілинозубів, зважаючи на триваючі дискусії відносно того, чи дійсно щілинозуби пережили вимирання динозаврів після зіткнення з астероїдом у Карибському басейні».