Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
Супертег РИА Наука
РИА Наука

Ученые создали программу для поиска родственных связей между животными

© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина, DepositphotosМолекула ДНК обеспечивает плотность записи больше, чем у флешки
Молекула ДНК обеспечивает плотность записи больше, чем у флешки
МОСКВА, 16 июн — РИА Новости. Российские ученые из Университета ИТМО вместе с американскими коллегами создали программу, позволяющую быстро и эффективно находить похожие участки в геномах разных животных. Это необходимо для того, чтобы понять, насколько два вида близки друг к другу и насколько они отошли в ходе эволюции от общего предка. Работа опубликована в журнале GigaScience.
Современная генетика – это работа с огромным массивом данных, с которым не справиться без помощи сложных математических алгоритмов. Поэтому разработка специальных программ для обработки информации — не менее важная задача для биоинформатиков, чем расшифровка генома конкретного животного.
На планете Земля обитают миллионы биологических видов. Их огромное разнообразие заложено на генетическом уровне — анатомия, размер, окрас, образ жизни животных определяются их генами.
Между тем вариативность самих генов заметно меньше — их ученые насчитали чуть более 20 тысяч. Получается, что два вида отличаются друг от друга не только набором генов, но и тем, как они расположены друг относительно друга. На языке сравнительной геномики это называется синтения — порядок расположения генов и регуляторных элементов.
"Возьмем, к примеру, гориллу и шимпанзе, — приводятся в пресс-релизе университета слова первого автора статьи Ксении Крашенинниковой, инженера-исследователя из Лаборатории компьютерных технологий ИТМО. — Эти два вида имеют одинаковый набор генов, но элементы их регуляции и перестройки генома создают немного разный порядок, что приводит к отличиям между этими приматами".
Скелет молодого человека, жившего 6500 лет назад, обнаруженный археологами в Баварии, Германия
Генетики выяснили, от кого произошли европейцы
Таким образом, чтобы понять, насколько два вида эволюционно близки друг к другу, ученым нужно знать не только какие у них гены, но и то, как эти гены располагаются в хромосоме, много ли у животных общих фрагментов генома или синтенных блоков.
Но геномы млекопитающих состоят из миллионов и миллиардов пар оснований. Без технологий обработки больших данных освоить такой объем практически невозможно. Поэтому ученые создают программы, позволяющие решать задачи такого уровня.
Разработка специалистов научно-образовательного центра Геномного разнообразия Университета ИТМО получила название halSynteny. Как утверждают ее создатели, она справляется с поиском синтенных блоков быстрее и лучше, нежели другие программы, созданные для этой цели, используя при этом данные в двух стандартных, хорошо известных форматах.
"Нашей целью было написать алгоритм, который было бы легко применить к доступным данным, — рассказывает Крашенинникова. — Некоторые подходы к поиску синтенных последовательностей основываются на предварительной аннотации генов, а наш метод работает немного иначе. Мы не используем дополнительную аннотацию. Мы используем метод выравнивания, то есть разные участки одного генома сопоставляются по степени похожести с участками другого генома. Таким образом мы можем выделить гомологичные участки, то есть обладающие одним и тем же происхождением".
Программа обрабатывает данные в два раза быстрее по сравнению с другим популярным методом SatsumaSynteny2. Высокая производительность была достигнута за счет реализации на языке C++ математически эффективного алгоритма.
Для проверки своей разработки ученые сравнили с помощью halSynteny геномы кошки и собаки.
"Мы показали, что крупные фрагменты хромосом кошки и какие-то фрагменты хромосом собаки объединяются в синтенные блоки, то есть они произошли от одних и тех же хромосом общего предка. На этой основе уже можно делать выводы о том, как происходил эволюционный процесс. Так, мы увидели, что кошки по сравнению с общим предком хищных имеют менее перестроенный геном, нежели собаки", — добавляет исследователь.
Авторы планируют использовать новый алгоритм и в других исследованиях по сравнительной геномике, проходящих в Университете ИТМО.
Микробиолог работает с тестом 
 на коронавирус
Российские ученые расшифровали полный геном коронавируса
Рекомендуем
Первая в мире вакцина от коронавируса COVID-19
Инфекционист прокомментировал результаты опроса врачей по вакцине
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала