Расшифрован геном одного из мельчайших насекомых в мире

Группа российских ученых расшифровала геном паразитоидного наездника Megaphragma amalphitanum (Hymenoptera: Trichogrammatidae), размер которого едва превышает пару сотен микрометров. Используя современные методы геномного секвенирования и биоинформатического анализа, было показано, что, несмотря на драматическую миниатюризацию, геном этого миниатюрного перепончатокрылого сопоставим с геномами его более крупных сородичей.

Миниатюризация организмов – весьма распространенный эволюционный процесс значительного сокращения размеров и упрощения ряда систем и органов без потери жизнеспособности. Миниатюризация широко представлена у многих многоклеточных организмов: как у беспозвоночных (немертины, круглые черви, брахиоподы, моллюски, паукообразные и насекомые), так и у более высокоорганизованных позвоночных (рыбы, амфибии, птицы и даже млекопитающие).

Как правило, эта комплексная эволюционная модификация приносит организму дополнительные преимущества и может быть связана с занятием особой экологической ниши, свободной от конкурентов.

Паразитоидный наездник – Megaphragma amalphitanum считается одним из мельчайших насекомых, описанных к настоящему времени, и потому представляет интерес в качестве объекта для изучения геномных аспектов уменьшения размеров организмов в процессе эволюции.

 Сравнение размера Megaphragma amalphitanum (А) и бактерии Thiomargarita namibiensis (В). Иллюстрация предоставлена авторами статьи 

Начиная этот проект, специалисты предвкушали обнаружение геномных особенностей, которые можно было бы связать со значительным уменьшением размеров тела этого насекомого, сопоставимого с одноклеточными амебами и даже некоторыми бактериями.

В ходе анализа генома мегафрагмы ученые столкнулись с многочисленными сложностями, начиная от сбора материала и выделения ДНК, заканчивая с катастрофическим отличием геномных последовательностей насекомых, которое «оттачивалось» в течение сотен миллионов лет эволюции этого таксона.

Даже в черновой сборке генома исследователи обнаружили почти все характерные для крупных насекомых гены; более того, размер генома миниатюрного наездника – превысил 300 миллионов пар оснований (букв), что сопоставимо с его более крупными сородичами.

Тем не менее, в проанализированном геноме авторы исследования не обнаружили последовательностей гена центросомина (cnn), который играет важную роль в формировании митотического веретена, организации цитоскелета и морфогенезе нейронов. Также ученые описали недавний всплеск активности мобильных элементов генома, последовавший за его подавлением, что нехарактерно для прочих паразитоидных наездников.

Сравнение активности мобильных элементов у четырех видов паразитоидных наездников Megaphragma amalphitanum, Trichogramma pretiosum, Nasonia vitripennis и Diachasma alloeum. 

Исследование, опубликованное в конце декабря журналом PLOS ONE, дает первое представление о геноме одного из самых миниатюрных насекомых в мире. Показано, что значительное уменьшение размеров тела у перепончатокрылых не связано с резким сокращением размера генома и количеством работающих генов.

Авторы предполагают, что миниатюризация у перепончатокрылых не связана с потерей элементов генома, а сопряжена с регуляцией его работы, изменения в которой, по-видимому, стали первопричиной адаптивной диверсификации у этого вида.

Подробнее с результатами можно познакомиться в работе, опубликованной в декабре 2019 года в журнале PLOS ONE: A partial genome assembly of the miniature parasitoid wasp, Megaphragma amalphitanum