Это позволило составить генеалогическое древо ящера и получить материалы для дальнейшего анализа его физиологических особенностей
Ученые из Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН
совместно с коллегами из Италии, США, Чехии, Голландии, Австралии
расшифровали геном комодского варана, сообщает издание «Наука в
Сибири». Это позволило составить генеалогическое древо ящера и
получить материалы для дальнейшего анализа его физиологических
особенностей. Статья об исследовании опубликована в журнале
Nature Ecology&Evolution.
С помощью метода, разработанного в лаборатории ИМКБ СО РАН, была
произведена сборка хромосом методом in silico (компьютерное
моделирование). Такого рода геномные сборки хромосомного уровня,
для получения которых хромосомы делятся на фракции с помощью
проточного сортинга (разделение по размерам) или микродиссекции,
являются особенностью института. Этот метод включает частичное
прочтение хромосом специфичной библиотеки ДНК с последующим
приписанием результатов неполной сборки — скаффолдов — к
определенной хромосоме. Большинство современных видов в открытых
базах данных собраны только до протяженных скаффолдов, но не
приписаны к хромосомам, что делает невозможными многие важные
выводы, в том числе и об эволюции половых хромосом. Именно
поэтому иностранные ученые обратились к новосибирским коллегам за
помощью.
Комодской варан (или комодский дракон) — уникальное животное. Это
самый крупный ящер: длина самца — 2,6 метра, самки — 2,3 метра,
вес может достигать ста килограммов. Крупнейшие представители
этого вида достигают в длину более 3 м и весят 130 кг. Они
являются самыми выносливыми из ящеров и способны на долгие
физические нагрузки, прекрасно плавают и развивают скорость на
суше до 20 км/ч.
У комодских варанов есть несколько уникальных особенностей.
Во-первых, специфическое строение митохондрий, что позволило этим
ящерам улучшить энергетическую и аэробную функцию. Во-вторых,
особое строение сердечно-сосудистой системы: обычно у рептилий
трехкамерное сердце, но у варанов оно четырехкамерное, и есть
раздельные круги кровообращения, что приближает их к
млекопитающим и птицам. В-третьих, ряд изменений в
хеморецепторной системе (отвечающей за восприятие химических
стимулов, например обоняние и вкус): у этих ящериц развит
вомероназальный орган (орган Якобса), который усиливает
обонятельную чувствительность и позволяет замечать добычу за
несколько километров. В-четвертых, произошло усовершенствование
свертываемости крови: вараны нашли механизм защиты против яда
своих же сородичей.
Всего за время исследования был выявлен 201 ген с признаками
положительного отбора, многие из которых повлияли на
сердечно-сосудистую, энергетическую и хеморецепторную системы
варана. Дальнейшие планы включают изучение генов половых хромосом
и идентификацию гена — триггера развития по женскому типу у
варановых. Данные о генах, прошедших положительный отбор, будут
важны для сравнения с другими видами позвоночных и понимания
направления эволюционных процессов в целом.
Половые хромосомы этого ящера гомологичны 28-й хромосоме курицы
или 18-й ящерицы каролинский анолис (это стало известно после
сравнения генома варана с родственными видами). У разных групп
рептилий разные участки ДНК отвечают за определение пола
потомства. Сложность их изучения в том, что половые хромосомы
очень маленькие, они плохо собираются, и нужна особая техника для
их прочтения. Гены, которые отвечают за пол потомства, до сих пор
не определены.
Любопытный случай размножения зафиксирован у самки комодского
варана, жившей в зоопарке. Дело в том, что эти рептилии обладают
способностью к партеногенезу (однополому размножению) в особых
условиях. Интересно, что у варанов механизм партеногенетического
самовоспроизведения идет по такому способу, что все детеныши
оказываются самцами. Это связано с тем, что при мейозе сначала
происходит редукция (уменьшение) числа хромосом, а потом слияние
их гамет, несущих одинаковую половую хромосому. При этом условии
выжили только носители ZZ-хромосом (самцы), а особи WW оказались
нежизнеспособными.
«Ящерицы с их многочисленными видами всегда привлекали наше
внимание. Мы давно работаем с разными группами рептилий, и каждый
раз находим какие-то особенности, которые проливают свет на
эволюцию позвоночных в целом. Но сейчас численность многих видов
рептилий сокращается, они не выдерживают конкуренции ни с
млекопитающими, ни с человеком. Поэтому на нас лежит
ответственность сохранить виды варановых, чему может помочь
понимание их генетических особенностей», — подвел итог ведущий
научный сотрудник ИМКБ СО РАН доктор биологических наук Владимир
Александрович Трифонов.
Источник: www.sbras.info
