Исследование показывает, как гибридизация повлияла на эволюцию кошек

Ученые-исследователи из Техасского университета A&M и Faculdade de Biociências в Бразилии продвинулись на шаг ближе к пониманию богатой эволюционной истории семейства кошачьих. В статье, представленной на обложке журнала Genome Research, исследователи построили обширные генеалогические деревья 38 видов кошек, которые иллюстрировали материнские, отцовские и двуродительские линии внутри семейства кошачьих. Однако они обнаружили, что родословные не являются полностью линейными. Вместо этого это исследование показало, что предки кошек на протяжении всей своей эволюционной истории формировались путем гибридизации.

Для этого исследования исследователи использовали данные полиморфизма одиночных нуклеотидов (SNP) по всему геному, которые выявляют различия в отдельных парах оснований, с генами как из X-, так и из Y-хромосом, а также аутосомных или неполовых хромосом, в дополнение к секвенированию полных митохондриальных геномов. , которые указывают на материнскую линию. Эти данные были дополнены новыми данными полногеномного секвенирования видов, наиболее близких к домашней кошке, а также анализом геномов тигра, снежного барса и льва.

«Наши результаты, наконец, устраняют большую часть расхождений в литературе за последние два десятилетия относительно того, как кошки связаны между собой, и причин многих конфликтов между различными научными публикациями», — сказал доктор Уильям Мерфи, профессор кафедры ветеринарной интегративной медицины. Biosciences (VIBS) Техасского колледжа ветеринарной медицины и биомедицинских наук A&M и автор исследования.

«Результаты также подчеркивают зарождающуюся в литературе тенденцию к тому, что гибридизация между разными видами является обычным явлением и на самом деле может быть адаптивной. Одним из нововведений нашего исследования является иллюстрация того, насколько распространен этот процесс в более широком филогенетическом масштабе — в пределах всего семейства млекопитающих — чем это было показано ранее для изолированных пар видов».

«Доктор. Мерфи — чрезвычайно дотошный исследователь, чья предыдущая работа помогла создать область филогеномики, которая использует анализ генома для установления эволюционных взаимоотношений видов», — сказала д-р Эвелин Тиффани-Кастильони, глава отдела VIBS. «Эта новая работа внесет большой вклад в наше понимание гибридизации как силы, которая формировала и формирует видообразование у кошек».

Исследователи обнаружили, что между материнским и двуродительским деревьями существует девять различий. Например, материнское дерево показало, что линия пумы была более тесно связана с группой рысей/гнедых кошек, тогда как двуродительское дерево показало, что линия пумы более тесно связана с группой азиатских леопардовых кошек/домашних кошек. Исследователи пришли к выводу, что наиболее вероятная причина этого и других расхождений между генеалогическими деревьями, основанными на разных способах наследования, связана с древними гибридизациями. Затем гибриды могли скрещиваться с негибридами, внося вариации обратно в виды.

Дополнительные факторы, влияющие на эволюцию кошек, включают тот факт, что самцы-гибриды чаще бесплодны, чем самки, а самцы часто более географически рассредоточены, чем самки.

«Мы обнаружили следы гибридизации в геномах более чем половины из восьми кошачьих линий, где участки последовательностей ДНК гораздо более тесно связаны между парами неродственных видов, чем можно было бы ожидать в результате случайных процессов», — сказал Мерфи. «В некоторых из этих случаев свидетельства гибридизации в ядерном геноме, унаследованном от обоих родителей, совпадают с аналогичными паттернами в митохондриальной ДНК, которая унаследована только от матери».

Древняя гибридизация, возможно, привела к расхождению между биродительскими и материнскими линиями снежного барса. В частности, было показано, что гены на Х-хромосомах львов и снежных барсов разошлись в более позднее время, чем гены на аутосомных хромосомах. Кроме того, снежные барсы сохранили митохондриальный геном, который больше похож на митохондриальную ДНК львов по сравнению с другими частями его генома. Исследование показало, что эти результаты, вероятно, связаны с ранней гибридизацией между предками двух видов.

«Мы знаем, что древняя гибридизация в дикой природе согласуется с многочисленными свидетельствами гибридизации, которая произошла между многими отдаленно связанными видами кошек в неволе, такими как лигр — лев-самец, скрещенный с тигрицей-самкой», — сказал Мерфи. «Одна из самых популярных в мире пород кошек, бенгальская, представляет собой гибрид домашней кошки и азиатской леопардовой кошки, а несколько других все более распространенных пород кошек имеют гибридное происхождение».

Исследователи также отмечают, что, хотя гибридизация является естественной частью эволюции, такие факторы, как браконьерство, потеря среды обитания и изменение климата, могут повлиять на будущую эволюцию кошек, особенно на виды, находящиеся под угрозой исчезновения. Они также подчеркивают важность понимания естественной и антропогенной гибридизации.