Ученые создали новый подход к расшифровке демографической истории вида
По сообщению РИА Новости, ученые СПбПУ в составе международного научного коллектива разработали метод, который позволяет расшифровывать демографическую историю вида, анализируя его ДНК. В отличие от существующих методов, это решение может реконструировать многократные обмены генами (путем скрещиваний) между несколькими разными популяциями. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Molecular Biology and Evolution.
Восстановить демографическую историю вида ученым помогает не только археология, но и геномика. Как рассказали исследователи Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ), в тех случаях, когда обмен генами между популяциями происходил многократно и когда в каждом акте переноса участвовали не две, а несколько популяций, существующие методы реконструкции геномов не подходят. Исследователи СПбГУ, Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова, Университета Южной Калифорнии (США) и Университета штата Вермонт (США) разработали метод, способный справляться с адмиксиями (событиями разделения популяций или их смешивания) сложного типа, чтобы более корректно описывать демографическую историю вида.
По словам разработчиков, программа обладает широким потенциалом применения. Она учитывает характер генетической изменчивости внутри и между популяциями. Авторы программы протестировали ее при реконструкции окультуривания нута, который занимает третье место в мире по производству среди продовольственных бобовых культур.
«Согласно археологическим данным, нут был впервые окультурен в Плодородном полумесяце около 10 тыс. лет назад. Однако его последующее распространение, сопровождающееся адаптацией к условиям культивирования, на Ближний Восток, в Южную Азию, Эфиопию и Западное Средиземноморье остается неясным и не может быть реконструировано только на основе археологических и исторических данных», – рассказала заведующая научно-исследовательской лабораторией математической биологии и биоинформатики Физико-механического института СПбПУ Мария Самсонова.
Чтобы расшифровать историю нута, ученые изучили образцы исторических сортов нута из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений, собранные в начале прошлого века под руководством российского генетика Н.И. Вавилова, и проверили комплексные исторические гипотезы о миграции и адмиксии исторических популяций нута внутри и между основными регионами возделывания.
Нут имеет два рыночных типа: «дези» (мелкие темные семена) и «кабули» (крупные желтые семена), географическое происхождение которых является предметом споров. Генетически можно проследить историю эфиопского нута до предковых популяций из Турции, Ливана или Индии, и в каждом регионе «кабули» могли смешиваться с местными «дези».
Основываясь на лингвистических данных, ученые предполагают, что нут «кабули» возник в Центральной Азии и назван по имени афганского города Кабула. С другой стороны, есть версия, что «кабули» появился в современной Турции, поскольку нут «кабули» распространен в соседних с Турцией регионах и долгое время считался растением, принесенным из Индии и Эфиопии уже в современности.
«Используя разработанные модели и методы, мы показали, что эфиопские популяции нута имеют в качестве предковых исторические популяции нута из Индии и Ближнего Востока. Это позволяет предположить наличие морского пути из Южной Азии в Эфиопию. Что касается происхождения нута «кабули», нами получены существенные доказательства его происхождения из Турции, а не из Центральной Азии», – пояснила Мария Самсонова.
Рис. 1. Места отбора проб популяции после фильтрации. Размер круга пропорционален количеству отобранных образцов. Двухцветные круговые диаграммы обозначают места, в которых были собраны образцы, принадлежащие к двум разным популяциям. На фотографии показаны морфологические различия между семенами сортов нута «дези» и «кабули» (Фото: М. Вишнякова)