Ученые собрали полный геном южного сумчатого крота. Его анализ показал, что ближайшими родственниками сумчатых кротов являются бандикуты. Исследователи также выявили гены, из-за мутаций в которых эти млекопитающие получили ряд адаптаций, связанных с подземным образом жизни.
Кроме того, изучение генома южного сумчатого крота показало, что около 70 тысяч лет назад этот вид испытал резкое сокращение популяции, вероятно, вызванное началом последнего ледникового периода. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
Сумчатые кроты (Notoryctidae) — одни из самых необычных австралийских млекопитающих. Эти существа живут под землей, однако постоянных нор и тоннелей не роют, по крайней мере, вне сезона размножения. Вместо этого они «плавают» в песке в поисках добычи — беспозвоночных и мелких позвоночных, раздвигая грунт с помощью рогового щитка на носу и увеличенных когтей на передних лапах. Среди других адаптаций сумчатых кротов к подземному образу жизни — мелкие размеры (14-18 сантиметров в длину), сильно редуцированные и скрытые под кожей глаза, отсутствие ушных раковин и густой мех.
Существует два современных вида сумчатых кротов — северный (Notoryctes caurinus) и южный (N. typhlops). Оба они обитают в песчаных пустынях в северо-западной, центральной и южной частях Австралии. При этом о родственных связях сумчатых кротов с другими млекопитающими известно немного. Зоологи, описавшие южного сумчатого крота в 1888 году, предполагали, что он принадлежит к группе, которая отделилась от остальных млекопитающих еще до расхождения сумчатых (Metatheria) и плацентарных (Eutheria). Позднее сумчатых кротов все же отнесли к сумчатым. Наиболее полный на сегодняшний день анализ указывает на близость этой группы с бандикутами (Peramelemorphia). Тем не менее существуют гипотезы об их родстве с двурезцовыми (Diprotodontia) или хищными сумчатыми (Dasyuromorphia).
Команда зоологов под руководством Стивена Франкенберга (Stephen R. Frankenberg) из Мельбурнского университета решила разобраться в запутанных родственных связях сумчатых кротов. Исследователи позаимствовали в Музее Южной Австралии экземпляр южного сумчатого крота (самку, пойманную в 2015 году) и выделили из его тканей ДНК. Полученный материал использовался для сборки генома на хромосомном уровне; его размер составил 3,83 миллиарда пар оснований.
Проанализировав распределение коротких диспергированных повторов в геноме южного сумчатого крота и других сумчатых, авторы пришли к выводу, что сумчатые кроты являются сестринской группой по отношению к бандикутам. Две эти группы разошлись около 60 миллионов лет назад. При этом клада, к которой относятся сумчатые кроты и бандикуты, в свою очередь, находится в сестринских взаимоотношениях с хищными сумчатыми.
На следующем этапе исследователи изучили генетическую подоплеку адаптаций сумчатых кротов к подземному образу жизни. Сначала исследователи сравнили количество несинонимичных и синонимичных замен в генах, связанных со зрением. Оказалось, что доля несинонимичных замен повышена. Таким образом, глаза сумчатых кротов редуцировались из-за накопления мутаций в генах, связанных со зрением, в результате ослабления естественного отбора. По оценкам авторов, гены хрусталика вышли из-под действия отбора около 16 миллионов лет назад, гены колбочек — около девяти миллионов лет назад, а гены палочек — по меньшей мере три миллиона лет назад. Эта последовательность демонстрирует, как зрение сумчатых кротов постепенно исчезало из-за отсутствия необходимости в нем при подземном образе жизни; при этом последними вышли из строя гены палочек — фоторецепторов, позволяющих видеть при плохом освещении.
Еще одна характерная черта сумчатых кротов — отсутствие мошонки. Семенники у самцов этих млекопитающих располагаются под кожей на брюшной стороне тела, вероятно, чтобы не мешать им передвигаться под землей. Франкенберг и его соавторы установили, что семенники у сумчатых кротов не опускаются в мошонку из-за мутаций в гене RXFP2. Как и в случае с мутациями в генах, связанных со зрением, они накопились из-за ослабленного естественного отбора. Кроме того, исследователи обнаружили, что у сумчатых кротов произошла дупликация гена омега-гемоглобина. У сумчатых млекопитающих он экспрессируется на ранних стадиях развития и позволяет эмбриону выживать в сумке матери, где концентрация кислорода понижена. Вероятно, у сумчатых кротов, которые ведут подземный образ жизни, эмбрионы сталкиваются с еще более выраженным дефицитом кислорода, что потребовало усиленной экспрессии омега-гемоглобина.
Исследователи также реконструировали демографическую историю южных сумчатых кротов в позднем плейстоцене и голоцене. По их данным, около ста тысяч лет назад популяция данного вида была стабильной, однако примерно 70 тысяч лет назад резко сократилась, вероятно, на фоне похолодания и снижения уровня моря в начале последней ледниковой эпохи. Люди появились в местах обитания южных сумчатых кротов позже, 40-45 тысяч лет назад, так что ответственности за падение их численности, скорее всего, не несут. Впоследствии популяция вида продолжала снижаться, пока не стабилизировалась около десяти тысяч лет назад.
https://nplus1.ru/news/2025/01/20/notoryctes-typhlops-genome |
