Чтобы понять, как устроены «гены речи» попугаев, ученым пришлось разработать новый способ расшифровки ДНК.
Ученые разработали новую методику секвенирования (расшифровки) ДНК, которая позволила им открыть гены, ответственные за способность попугаев подражать человеческой речи и другим звукам. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Biotechnology.
Приступив к поиску генов, связанных с вокальными навыками попугаев, ученые столкнулись с проблемой: существующая методика секвенирования ДНК, которая предполагает синтез коротких последовательностей, состоящих из 100-400 нуклеотидных пар, и затем последующее их «сшивание», не позволяет получить достаточно длинный участок ДНК, необходимый для того, чтобы выявить регуляторные участки искомых генов.
Своей проблемой исследователи из Университета Дьюка (США) на одной из научных конференций поделились со специалистами в области вычислительных методов в биологии из Мэрилендского университета. Результатом их сотрудничества стала разработка новой методики секвенирования ДНК, позволяющей получать последовательности длиной от 2250 до 23000 пар нуклеотидов.
Новая методика сократила время, требующееся для расшифровки исследуемых отрезков ДНК, с нескольких дней, которые уходили на сшивание коротких последовательностей, до одного дня. Кроме того, ученым удалось резко снизить процент ошибок метода до 0,1% по сравнению с 15%, которые были свойственны PacBio, сходной методике их конкурентов.
В результате исследователи смогли выявить у волнистых попугайчиков два гена, FoxP2 и Egr1, связанные с их вокальными способностями. FoxP2 отвечает у попугаев и людей за обучение пению и речи соответственно, а Egr1 делает мозг восприимчивым к новой информации. Проанализировав участки ДНК, регулирующие эти гены, ученые надеются лучше понять генетическую подоплеку звуковой коммуникации не только у попугаев, но и людей. По словам авторов работы, в дальнейшем ораторские способности того или иного человека можно будет связать с его генетическими особенностями.
