Странно выглядящий утконос стал животным для эволюционной науки. Это живой мост между волосатой ящерицей, которая была нашим предком, и млекопитающим, которым мы являемся сегодня. Но недавно опубликованный геном утконоса показывает, что у этого уроженца Австралии есть амальгама генов, которые напоминают гены птиц, млекопитающих и рептилий. Исследование также подчеркнуло исключительную важность этого континента в генетических исследованиях.
«Будучи отрезанной от эволюционного мейнстрима на протяжении 80 миллионов лет, Австралия специализируется на действительно разных растениях и животных», - говорит Дженни Грейвс, профессор сравнительной геномики в Австралийском национальном университете в Канберре. «Наш доступ к кенгуру и [тасманским] дьяволам, драконам, кукабуррам и старым смолам дает возможность внести уникальный вклад в международную геномику».
Миллионы лет назад, когда Австралия отошла от суперземли под названием Гондвана, ее флора и фауна были изолированы - уединение, которое делает эту страну похожей на огромную эволюционную лабораторию. Более 80 процентов австралийских видов растений и животных являются эндемичными, что означает, что они встречаются в природе только на этом континенте. В эту группу входят двенадцать семейств цветковых растений, четыре птицы и семь млекопитающих, некоторые с такими именами, как длиннохвостый пигмей-опоссум и насекомоядная летучая мышь с трубчатым носом.
Это биологическое наследие было сохранено в виде смеси генов, обнаруженных в утконосе, который вместе с ехидной (или колючим муравьедом) принадлежит к классу млекопитающих, называемых монотремами, поскольку у них есть только одно отверстие для размножения и удаления отходов.
Как и у других млекопитающих, у утконоса есть мех, терморегуляция и лактаты, хотя у него нет сосков (молодые собирают молоко из живота матери). Но он откладывает яйца, как рептилии и птицы, а самец утконоса несет яд (в шпорах на задних лапах), еще одна особенность, обнаруженная у некоторых рептилий, в то время как его сперма и половая косметика близки к таковым у курицы.
Грэйвз, один из лидеров проекта генома утконоса и одна из 26 австралийцев из 100 международных ученых, которые участвовали, получила несколько научных наград и была названа «национальным достоянием» за ее новаторскую работу над местными видами. Имея авторитет в определении пола, она провела десятилетия, исследуя утконоса и этого легендарного сумчатого, кенгуру, и предложила геномные исследования обоих.
Геном утконоса теперь готов, посылая волнение волнения через научное сообщество. И загадка кенгуру тоже собирается быть решена, с публикацией генома этого животного в ближайшие несколько месяцев.
Перепончатые передние лапы утконоса тянутся, чтобы помочь в плавании, но складываются назад на землю, так что когти могут рыть норы в береговых береговых берегах (CORBIS) 
Когда он ныряет, утконос закрывает глаза, уши и ноздри и находит свою еду через электрические рецепторы в своем счете, которые обнаруживают движение маленькой добычи (Фото любезно предоставлено Nicole Duplaix / Getty Images) 
Недавно расшифрованный геном утконоса показывает, что у утконоса есть гены птиц, рептилий и млекопитающих (Фото любезно предоставлено Warrawong Wildlife Sanctuary, Южная Австралия, Австралия) 
Уроженец Австралии, утконос чрезвычайно застенчив и редко встречается, кроме как ранним утром и вечером (Фото любезно предоставлено Яном Элтоном, Healesville Sanctuary, Victoria, Australia) 
Из-за купюры, похожей на утку, хвоста, похожего на бобра, и перепончатых лап, утконос выглядит странно, но он хорошо оборудован для своего полуводного образа жизни (Фото любезно предоставлено Яном Элтоном, Healesville Sanctuary, Виктория, Австралия) В рамках проекта, частично финансируемого Национальным институтом здоровья США (NIH), австралийские ученые недавно завершили секвенирование ДНК таммар валлаби - небольшого члена семейства кенгуру. Грэйвз, директор Центра передового опыта ARC по геномике кенгуру и ее коллеги находятся в процессе его сборки и использования для изучения биологии кенгуру и выявления важных человеческих генов.
Сумчатые дети рождаются преждевременно и развиваются, как правило, в мешочке матери, что делает их легко доступными для исследования раннего развития. «Сумчатые, - говорит Грейвс, - более тесно связаны с людьми и мышами, чем с монотремами. Их геномы гораздо больше похожи на геномы плацентарных млекопитающих; тот же размер, распределение генов того же типа, импринтинг генома, монофилетические половые хромосомы и по крайней мере, версия инактивации Х-хромосомы. "
Поскольку и монотремы, и сумчатые имеют отдаленное отношение к нам (утконос отделен от нашего общего предка 166 миллионов лет и кенгуру 146 миллионов лет назад), они позволяют проводить некоторые четкие генетические сравнения. Это не относится к нашим коллегам по плацентам, таким как мыши, которые настолько близки к нам, что трудно определить важные генетические области, которые оставались неизменными на протяжении миллионов лет.
Кенгуру является вторым сумчатым, который будет в последовательности. Геном южноамериканского вида опоссума был опубликован в прошлом году. До настоящего времени научное сообщество опубликовало двадцать последовательностей млекопитающих, но ожидается, что это число резко возрастет в результате технического прогресса и международного сотрудничества. После утконоса и кенгуру ехидна вполне может стать следующим австралийским аборигеном (также в Новой Гвинее), который подвергнется генетическому декодированию. Австралийский исследователь ARC Франк Грюцнер из Университета Аделаиды, который также участвовал в проекте утконоса, снабдил некоторых ехидн радиопередатчиками и взял их ДНК для секвенирования.
Но это не только млекопитающие, которые получают генетическое исследование. Лаборатория Грейвса также изучает аллигаторов, птиц, таких как эму, и даже почти вымершую лягушку-корробори.
«Эпоха геномики действительно была интересной для нас, которые работают со странными животными», - говорит она. «Мы не можем быть счастливее».
Странно, конечно, термин для утконоса - легенда аборигенов утверждала, что это было потомство утки и водной крысы - но эволюция прекрасно приспособила его для своего полуводного образа жизни. Его плоский хвост действует как руль, когда он плавает, а также является местом хранения дополнительной пищи. Его перепончатые передние ноги простираются, чтобы помочь в плавании, но на земле складываются назад, позволяя когтям стать лопатами для рытья нор в берегах земли вокруг рек, озер или ручьев. Когда он ныряет, он закрывает свои ноздри, а также глаза и уши (у него нет наружной мочки уха). Но его плоский счет определяет местонахождение пищи через уникальные электрические рецепторы, которые обнаруживают движение, сделанное маленькой добычей, такой как личинки насекомых, креветки и стрекозы.
Утконос - настоящий одиночка: спаривание - единственное социальное взаимодействие. Сотрудники заповедника дикой природы Warrawong в Южной Австралии недалеко от Аделаиды, которые были свидетелями брачного ритуала, описывают его как десятиминутный водный танец, при котором самец изначально держит хвост самки во рту, когда они плавают и ныряют в воду. После спаривания каждый партнер возвращается в свою нору.
«Я думаю, что рациональное использование сравнений между отдаленно родственными животными для того, чтобы рассказать нам о наших собственных геномах, иногда немного теряется в« чудаке, как странных »аспектах генома утконоса», - говорит Грейвс. «Сравнительная геномика - очень мощная стратегия для исследования нашего прошлого».
Странно выглядящий австралийский уроженец плавает. (Неподвижное изображение: JohnCarnemolla / iStock)
