Где эволюционно бродили бизоны: история по геномам

Используя первые полногеномные данные от двух самцов европейского зубра из объекта Всемирного наследия «Беловежская пуща», ученые исследовали их демографическую и адаптивную историю в сравнении с бычьими родственниками.

Ключевые выводы исследования

• Время расхождения видов: Зубр и крупный рогатый скот разошлись от 1.7 до 0.85 миллиона лет назад в процессе видообразования с ограниченным потоком генов.
• Демографическая история: Хотя численность популяций обоих видов резко сократилась после последнего ледникового максимума, демография зубра оставалась более нестабильной в течение плейстоцена. Это говорит о том, что зубры переживали последовательные оледенения за счет фрагментации среды обитания, а не миграции на юг.
• Следы отбора в геноме: Сравнение геномов зубра и крупного рогатого скота выявило следы отбора в более чем 400 генах.

Функции генов под отбором

Основные функции этих генов связаны с физиологическими особенностями, отличающими линии зубра и крупного рогатого скота:

• Нервная система
• Иммунный и воспалительный ответ
• Размножение и эмбриональное развитие
• Клеточная морфология и организация
• Скелетно-мышечные расстройства

Адаптация к условиям среды

• К холодному климату: Гены KRT74 и DCS3 (участвуют в развитии шерсти) и GPR50 (играет роль в термогенезе).
• К пищевому поведению: Гены, кодирующие обонятельные и вкусовые рецепторы, вероятно, отражают адаптацию к разным пищевым ресурсам в лесной vs. степной среде обитания.
• К доместикации: Европейский зубр — ближайший дикий родственник домашнего скота. Некоторые гены под отбором могут быть связаны с физиологическими путями, лежащими в основе синдрома доместикации. Результаты эмпирически поддерживают гипотезу о ключевой роли клеток нервного гребня в этом процессе.

Значение работы

«Наши результаты действительно поддерживают сценарий, в котором зубр выживал в рефугиальных карманах во время оледенений (что вело к фрагментации среды обитания), в то время как тур мигрировал на юг (и, возможно, на восток), где климат оставался более умеренным», — заявили авторы.

Исследование показывает, что меры по сохранению зубра были эффективны для восстановления генетического разнообразия, которое теперь сравнимо с таковым у пород крупного рогатого скота.

Работа демонстрирует, как история вида может быть прочитана по полногеномным последовательностям нескольких репрезентативных особей.

Исследование опубликовано в журнале Molecular Biology and Evolution.