Гены жвачных животных — кладезь информации
Новый масштабный исследовательский проект картировал геномы 44 видов жвачных животных — группы, которая давно интригует учёных своим биологическим разнообразием и огромной важностью как домашнего скота. Проект даёт ценное представление о том, как генетические адаптации в ходе эволюции сделали жвачных одной из самых успешных групп животных на планете. Результаты недавно опубликованы в трёх статьях в авторитетном научном журнале Science.
Около 20 миллионов лет назад жвачные начали превосходить все другие группы крупных травоядных. Сегодня насчитывается более 200 видов жвачных из всех экосистем и всех размеров — от 2 до 1500 кг.
Коллаборация датских и китайских исследователей сгенерировала огромные массивы геномных данных для 44 видов жвачных, включая редкие и исчезающие. Исследование раскрывает некоторые важные загадки эволюционной биологии, и ряд результатов представляет интерес для медицины человека.
Новые ДНК-технологии раскрывают секрет успеха жвачных
«Наше исследование показывает, как жвачные достигли более эффективного использования растительной пищи, например, благодаря сложной иммунной системе, которая очень точно регулирует бактериальную флору в рубце. Кроме того, мы обнаружили адаптации в метаболизме животных, позволившие им использовать способность бактерий переваривать растительный материал. Наконец, у жвачных развились специализированные зубы, также повышающие усвоение пищи. Это некоторые из причин успеха жвачных», — говорит один из руководителей исследования, доцент Расмус Хеллер с кафедры биологии Копенгагенского университета.
ДНК — это чертёж жизни. Она не только кодирует все биологические признаки, но и записывает историю эволюционных адаптаций.
«С помощью передовых технологий секвенирования генома мы можем расшифровать геномы сотен видов, что раньше было невозможно. Сравнивая геномы разных видов, мы теперь можем отвечать на спорные вопросы об их эволюции. Мы можем обнаружить гены, необходимые для анатомических особенностей жвачных, таких как многокамерный желудок и головные уборы (рога, панты). Их больше нигде в животном мире не найти», — говорит другой руководитель проекта, профессор Гоцзе Чжан с кафедры биологии Копенгагенского университета.
Исследование даёт захватывающие результаты
Помимо фундаментального научного интереса, результаты этого проекта имеют и прикладное значение. Один из важнейших аспектов исследования — базовые исследования животных могут привести к неожиданным открытиям. Например, многие дикие жвачные устойчивы к важным и затратным болезням крупного рогатого скота, таким как ящур, а некоторые, возможно, даже выработали защитные механизмы против рака.
Например, и довольно неожиданно, исследование указывает, что взрывной рост оленьих рогов (до 2 см в день) может быть связан с генами, участвующими в другом виде взрывного роста клеток — раке. При этом олени развили другие варианты генов, которые помогают держать деление клеток под контролем, не позволяя ему выйти из-под контроля и нанести ущерб, как при раке. По-видимому, олени способны использовать контролируемый тип ракоподобного роста клеток для ежегодного восстановления своих впечатляющих рогов.
«Я убеждён, что наши данные и результаты помогут найти гены, имеющие важное значение для животноводства. Мы получили новое представление об основах роста костей, регенеративной биологии и физиологических адаптациях к климату и окружающей среде. Эти открытия могут оказаться полезными в поиске методов лечения болезней человека в будущем. В то же время мы получили гораздо больше знаний о развитии этой важной группы животных, которая много лет озадачивала исследователей», — говорит Расмус Хеллер.
Это исследование — один из самых обширных и последовательных геномных проектов, когда-либо проводившихся на животных. Три статьи в Science представляют первую фазу результатов проекта, и впереди ещё многое.