由于巨大的技术进步，生物的遗传物质现在可以快速排序。无论是近亲还是完全不同物种的基因组比较，都揭示了特别有趣的发现。通过这种方式，可以获得有关系统发育关系、特征形成或适应能力的信息。
然而，比较基因组数据带来了棘手的技术挑战。为了简化分析过程，由来自Hessian LOEWE转化生物多样性基因组学中心(TBG)的Michael Hiller教授领导的一组科学家开发了一种新方法，并将其发表在《科学》杂志上。
在比较不同生物的基因组时，科学知识是通过两个步骤获得的:首先，必须定位各自物种基因组中的单个基因。这个过程被称为基因注释。然后，为了进行比较，第二步是确定两种生物体中哪些基因相互对应;这种对应的基因被称为同源基因。这两个步骤在技术上都要求很高，很难从基因组数据中获得新的信息进行比较。
新的计算方法TOGA简化了这种分析，并同时解决了这两种挑战。缩写是“从基因组比对中推断同源的工具”。为了确定同源基因，研究人员利用基因中编码蛋白质的部分通常比其他基因的编码部分更相似的事实。TOGA方法将这种相似性原则扩展到基因的整个基因组背景。
“我们有接近完整的基因组，所以我们不妨利用它们，而不是只关注蛋白质编码部分。通过比较不同生物体的全基因组并使用机器学习，我们可以非常准确地确定同源基因，”研究负责人Michael Hiller解释说，他是LOEWE中心TBG和森肯堡自然研究学会的比较基因组学教授，他在德累斯顿的马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所启动了该项目。
该研究表明，其他哺乳动物基因组中的同源基因仅使用人类或小鼠的已知基因就可以准确定位。同样，来自鸡的已知基因可以用来定位其他鸟类基因组中的同源基因。
“这使我们能够将TOGA应用于数百种其他物种的基因组。通过对500多种哺乳动物和500多种鸟类基因组的注释和同源基因的确定，我们已经为这些脊椎动物群体产生了迄今为止最大的跨物种基因资源。这些资源有助于确定物种的系统发育，并将基因变化与性状变化联系起来，”希勒补充道。
除了希勒的团队之外，这项研究还涉及了动物生物学联合会(Zoonomia Consortium)的科学家，这是一个研究哺乳动物共同和特殊特征的基因组基础的国际研究联盟。该联盟的目标是利用比较基因组学的可能性作为人类医学和生物多样性保护的工具。
作为动物经济学协会的成员，希勒和森肯堡的其他研究人员也参与了“数百种胎盘哺乳动物的进化约束和创新”的研究，该研究发表在同一期的《科学》杂志上，研究了哺乳动物基因组的进化。
更多信息:Bogdan M. Kirilenko等人，整合基因注释与尺度上的orthology推断，Science(2023)。DOI: 10.1126 / science.abn3107
由森肯堡研究所和自然历史博物馆提供
引用本文:复杂的基因记忆:研究人员开发了一种新的方法来对数百种动物物种进行基因比较(2023年4月27日)
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