Новое исследование геномных основ адаптации полярных медведей

Учёные из Университета Массачусетса в Амхерсте, Университета Вандербильта и Университета Кларка выявили новые геномные механизмы экологической адаптации полярных медведей. Они обнаружили, что быстрые изменения в числе копий генов (copy number variation, CNV) сыграли ключевую роль в адаптации к смене диеты с растительной на мясную.

Исследование, опубликованное 17 июня в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS, Vol. 116, issue 27), стало первым популяционным исследованием, характеризующим CNV в геноме полярного и бурого медведей.

Ключевые выводы:

• Диета формирует геном: Анализ CNV у 17 полярных, 9 бурых и 2 чёрных медведей показал чёткую связь между числом копий генов и рационом.
• Обонятельные рецепторы: У полярных медведей на 88% меньше копий генов, кодирующих обонятельные рецепторы, по сравнению с бурыми и чёрными медведями. Это объясняется более бедной запахами арктической средой, где нужно находить в основном тюленей и партнёров.
• Ген AMY1B: У полярных медведей обнаружено меньше копий гена AMY1B, который кодирует фермент амилазу слюны, запускающий переваривание крахмала. Это коррелирует с отсутствием растительной пищи в их рационе. Аналогичная закономерность ранее была выявлена у людей с высокоуглеводной диетой.

Контекст и значение:

Полярный (Ursus maritimus) и бурый (Ursus arctos) медведи разошлись менее 500 000 лет назад, что делает их отличной моделью для изучения влияния естественного отбора на CNV. Ранее исследования фокусировались на однонуклеотидных полиморфизмах (SNP), но развитие технологий секвенирования позволило проанализировать и CNV.

«Эволюция действует на разные типы генетических вариантов, чтобы достичь одного и того же», — отмечает Джон Гиббонс, ведущий автор. Анализ CNV теперь рассматривается как важный дополнительный инструмент для обнаружения участков генома, сформированных естественным отбором.

Следующим шагом исследователей станет изучение различий в CNV у разных популяций человека (Homo sapiens).