Генетический ключ к солеустойчивости обнаружен у рыбы тиляпии

Тиляпия обладает замечательной способностью физиологически адаптироваться к разным уровням солёности. Это может стать критически важным, поскольку изменение климата начинает влиять на солёность океанских и прибрежных вод, а также водоёмов в засушливых регионах.

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе идентифицировали короткие сегменты ДНК у тиляпии, которые влияют на экспрессию генов, регулирующих внутреннюю химию тела рыбы в ответ на солевой стресс.

Также учёные разработали метод анализа для выявления подобных регуляторных сегментов ДНК в геномах других видов рыб.

Исследование будет опубликовано на неделе 13 марта в онлайн-версии Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Эта работа представляет собой важную веху в наших усилиях понять, как высокострессоустойчивые рыбы преобразуют сигналы окружающей среды в полезные биохимические и физиологические результаты, позволяющие им адаптироваться к чрезвычайно широкому диапазону солёности, который смертелен для большинства видов», — сказал эволюционный биохимик и старший автор Диетмар Кюльц.

«Если мы знаем эти механизмы, то можем воздействовать на них в ситуациях, когда рыбам была бы полезна повышенная стрессоустойчивость, например, в аквакультуре и для целей сохранения видов», — добавил Кюльц.

Изменение климата и солёность воды

Рыбы и другие водные животные постоянно поддерживают баланс между водой в своих телах и окружающей средой — процесс, известный как осморегуляция. Соль играет в этом ключевую роль. Если в окружающей воде слишком много или слишком мало соли, клеточные мембраны, ткани и органы повреждаются, и животное погибает, если не компенсирует разницу.

Изменение климата угрожает сделать осморегуляцию ещё более сложной. Таяние ледников снижает солёность океанской воды, но повышает её в прибрежных водах. Кроме того, глобальное потепление увеличивает засоление озёр и ручьёв в засушливых регионах. Понимание генетических механизмов, управляющих осморегуляцией, однажды может стать ключом к методам управления, предотвращающим вымирание видов.

Новые результаты

В новом исследовании учёные изучали клетки мозамбикской тиляпии — одного из четырёх видов, легко скрещивающихся и дающих гибриды, используемые во всём мире в аквакультуре. Эти гибриды быстро растут, просты в разведении и обладают высокой толерантностью к солевому стрессу.

Исследователи идентифицировали пять последовательностей ДНК, каждая из которых содержит общий сегмент, названный OSRE1, в качестве усилителей процессов осморегуляции и реакции на солёность.

Они также заложили основу для манипулирования усилителями OSRE1, прокладывая путь для будущих целевых исследований, направленных на выявление регуляторных сетей генов, которые обеспечивают реакцию рыб на солёность.