Секвенирован геном тасманийского дьявола
Новый подход к сохранению видов, основанный на полногеномном анализе двух тасманийских дьяволов — одного, погибшего от заразного рака (лицевой опухоли тасманийского дьявола, DFTD), и одного здорового, — позволил разработать теоретическую модель. Она предсказывает, каких особей необходимо содержать в неволе, чтобы максимизировать шансы сохранения достаточного генетического разнообразия для выживания вида. Исследование помогает сформировать план действий по предотвращению вымирания этого сумчатого, обитающего в дикой природе исключительно на австралийском острове Тасмания. Модель также может быть применена к другим исчезающим видам.
Исследование под руководством профессора биохимии и молекулярной биологии Пенсильванского университета Стефана Шустера, профессора биологии и компьютерных наук Уэбба Миллера и Ванессы Хейс из Института Вентера будет опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
DFTD, обезображивающий жертву и приводящий к смерти от голода или удушья в течение нескольких месяцев, — необычный рак, впервые обнаруженный на восточном побережье Тасмании всего 15 лет назад. С тех пор он быстро распространился на запад, угрожая виду вымиранием. «Эта болезнь уникальна. Она действует как вирус, но на самом деле передаётся целой раковой клеткой, возникшей у одной особи несколько десятилетий назад», — пояснил Шустер. Если здоровых особей содержать в зоопарках до тех пор, пока опухоль в дикой природе не исчезнет, их можно будет вернуть в среду обитания. «Однако недостаточно просто случайным образом отобрать несколько особей», — отметил Миллер. Команда разработала более точный подход, основанный на генетических данных.
Исследование велось по двум направлениям:
- Секвенирование полных геномов двух особей (по 3.2
миллиарда пар оснований каждая):
- Самец «Седрик» с естественной устойчивостью к двум штаммам DFTD, но погибший от другого штамма.
- Самка «Спирит», заразившаяся раком в дикой природе. Также был секвенирован геном одной из опухолей Спирит. Особи происходили из крайних северо-западного и юго-восточного регионов Тасмании, что представляет максимальное географическое (а значит, и генетическое) разнообразие вида. На основе этих данных создана модель для отбора особей в программы разведения в неволе.
Генетическое разнообразие популяции тасманийского дьявола изначально низкое. «Модель предлагает сбалансированный подход: нужно развивать пул разнообразных здоровых особей, способных противостоять будущим болезням, а не отбирать только устойчивых к DFTD», — заявил Шустер.
- Оценка потери генетического разнообразия с момента заселения Тасмании европейцами в 1803 году. Учёные проанализировали множество генетических маркеров у дополнительных 175 особей, включая музейные экспонаты из Смитсоновского института и Музея естественной истории в Лондоне. Этот подход Шустер назвал «мьюзеомикой». Анализ показал, что геномное разнообразие, хотя и низкое, существенно не уменьшилось за последнее столетие. «Это важный вывод: DFTD не виновата в нехватке генетического разнообразия, так как болезнь появилась лишь 15 лет назад», — пояснил Миллер.
Ключевую роль в проекте сыграла технология секвенирования от Roche Diagnostics и 454 Life Sciences, позволяющая получать особенно длинные последовательности ДНК («long reads») и собирать геном млекопитающего «с нуля».
Шустер и Миллер надеются, что их стратегии будут применены к другим видам. «Если водитель вызывает аварию, он обязан восстановить здоровье пострадавшего. Так же наша цель — использовать мьюзеомику, чтобы восстановить генетическое здоровье видов до состояния, существовавшего до появления человека», — сказал Миллер. Шустер добавил: «Чтобы планировать будущее, нужно понимать прошлое. Идея в том, чтобы спасти вид, а не сделать ему "вскрытие"».
Исследование поддержали Фонд Гордона и Бетти Мур, GENEWORKS, Allco Foundation и Roche Diagnostics.