Новое геномное исследование показывает, как киты адаптировались к океану
В статье, опубликованной в Nature Genetics, исследователи из Корейского института океанологии и технологий, Корейского фонда геномных исследований, BGI и других институтов представили первый высокоглубинный геном малого полосатика и новые данные о том, как киты успешно адаптировались к морской среде. Эти данные будут способствовать будущим исследованиям болезней, сохранению и эволюции морских млекопитающих.
В этом исследовании учёные провели de novo секвенирование малого полосатика со средним покрытием 128x и повторно секвенировали трёх малых полосатиков, финвала (Balaenoptera physalus), афалину и беспёрую морскую свинью (Neophocaena phocaenoides).
Адаптация к жизни в океане была отмечена устойчивостью к физиологическим стрессам, вызванным недостатком кислорода, повышенным уровнем активных форм кислорода (АФК) и высокой солёностью. Исследователи изучили ряд специфичных для китов генов, связанных с устойчивостью к стрессу, таких как семейство пероксиредоксинов (PRDX) и O-связанное N-ацетилглюкозаминилирование (O-GlcNAcylation). Результаты показали, что расширились семейства генов, связанных со стресс-реагирующими белками и анаэробным метаболизмом.
Глубокое погружение — наиболее драматичная адаптация, вызывающая гипоксию. При гипоксии организм может производить больше АФК, вредных соединений, повреждающих ДНК. Глутатион — известный антиоксидант, защищающий клеточные компоненты от АФК. В этом исследовании представлены доказательства увеличения соотношения восстановленного глутатиона к глутатиондисульфиду при гипоксическом или окислительном стрессе.
Малые полосатики и другие усатые киты (Mysticeti) имеют ус вместо зубов. Ранее сообщалось, что гены ENAM, MMP и AMEL могут играть роль в формировании зубной эмали и биоминерализации. Данное исследование показало, что эти гены, вероятно, являются псевдогенами с ранними стоп-кодонами у усатых китов. Кроме того, исследователи обнаружили сокращение семейств генов, связанных с волосяным покровом тела и сенсорными рецепторами, таких как кератин-ассоциированные гены, участвующие в образовании волос, и несколько генов Hox, важных для плана тела и эмбрионального развития.
Сюаньминь Гуан, руководитель проекта из BGI, сказал: «Малый полосатик — первое морское млекопитающее, секвенированное с таким высоким покрытием генома. Эти данные не только помогают понять механизмы адаптации, но и предоставляют бесценный ресурс для будущих исследований морских млекопитающих, таких как контроль и профилактика заболеваний, сохранение и защита видов».