Недавно ученые впервые секвенировали геном бабочки Atlas blue. Они обнаружили 227 пар маленьких аутосом, которые, вероятно, образовались в результате фрагментации, и 2 большие половые хромосомы. Фото предоставлено: Роджер Вила

У атласской голубянки (Polyommatus atlantica), обитающей в Марокко и Алжире, примерно в семь раз больше хромосом, чем у большинства других бабочек, и почти в 10 раз больше хромосом, чем у человека.

Ученые давно подозревали, что P. atlantica имеет больше хромосом, чем другие неполиплоидные животные (то есть те, у которых не более двух наборов хромосом), но до сих пор они не секвенировали геном этого неуловимого вида бабочек.

«Когда мы решили заняться изучением эволюции бабочек, мы знали, что нам нужно секвенировать ДНК самой необычной и в некоторой степени загадочной бабочки — голубянки Атлас», — сказала Шарлотта Райт, биолог-эволюционист из Института Сэнгера Wellcome, в заявлении.

В ходе недавнего исследования Райт и её коллеги обнаружили, что P. atlantica может похвастаться целых 229 парами хромосом, и этот внушительный геном, скорее всего, образовался в результате фрагментации хромосом предка на мелкие части, а не в результате их удвоения.¹ Исследователи также обнаружили, что эти события фрагментации генома, также известные как деление, вероятно, происходили в менее плотно упакованных и транскрипционно активных частях хромосомы. Их выводы, опубликованные в журнале Current Biology, проливают свет на то, как эволюционировала атласская голубянка, и дают представление о том, как она может адаптироваться в будущем.

Исследователи оценили трёхмерную организацию генома P. atlantica с помощью метода секвенирования под названием Hi-C.² Таким образом они выяснили, что у бабочки 227 пар маленьких аутосом одинакового размера и две пары больших половых хромосом.

Исследователи отметили, что аутосомы P. atlantica значительно меньше, чем у других бабочек и мотыльков, что позволяет предположить, что они, скорее всего, образовались в результате деления. Чтобы проверить эту гипотезу, команда сравнила геном P. atlantica с геномом голубянки арион — близкородственного вида, у которого всего 23 пары хромосом. Оценив длину и последовательность этих хромосом, команда пришла к выводу, что большое количество мелких аутосом у P. atlantica, скорее всего, является результатом фрагментации генома, а не его дупликации.

«Разрушение [хромосом] наблюдалось и у других видов бабочек, но не в таких масштабах», — сказал Роджер Вила, биолог-эволюционист из Института эволюционной биологии и соавтор исследования.

Затем исследователи захотели выяснить, какие части генома бабочки более склонны к делению. Для этого они аннотировали геном близкого, но эволюционно более древнего родственника P. atlantica, который представлял собой хроматиновый ландшафт до фрагментации, на слабо упакованные и транскрипционно активные (A), плотно упакованные и транскрипционно неактивные (B) или промежуточные (S) области. Команда исследователей обнаружила, что участки фрагментации в основном сосредоточены в областях A и отсутствуют в областях B. Это указывает на то, что рыхлая структура участков генома, вероятно, делает возможным частое деление хромосом у P. atlantica.

По словам Вилы, степень фрагментации генома P. atlantica говорит о том, что у этого процесса есть эволюционные причины, и теперь учёные могут приступить к их изучению. Райт согласился: «Мы можем начать исследовать, какие преимущества [деление] может давать, как оно влияет [на способность атласских голубянок] адаптироваться к окружающей среде и можно ли извлечь из их ДНК какие-либо уроки, которые помогут сохранить вид в будущем».

Марк Блакстер, специалист по эволюционной генетике из Института Сэнгера Wellcome и соавтор исследования, считает, что открытие, сделанное командой учёных на примере бабочек, может иметь значение и для изучения болезней человека. «Перестройка хромосом также наблюдается в раковых клетках человека, и понимание этого процесса на примере бабочки атлас может помочь найти способы ограничить или остановить его в раковых клетках в будущем», — сказал он.

Ссылки:

1. Райт С. Дж. и др. Ограничения в эволюции хромосом, выявленные на примере 229 пар хромосом атласской голубянки. Curr Biol. 2025.
2. Белтон Дж. М. и др. Hi-C: комплексный метод определения конформации генома. Методы. 2012;58(3):268-276.