Сегодня - 19.04.2021

Ученые выяснили генетические особенности холодоустойчивых пород скота

31 марта 2021
 
Новое исследование ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» раскрывает механизмы общих генетических адаптаций у сельскохозяйственных и диких животных в ответ на экстремальные климатические условия. Работа ИЦиГ и Королевского ветеринарного колледжа (Лондон, Великобритания) посвящена генетике адаптации к экстремальным холодным температурам, позволившим самой северной популяции крупного рогатого скота — якутской корове — выживать в суровых условиях обитания в Сибири (Якутия). Статья об этом опубликована в журнале Molecular Biology and Evolution и рассказывает о том, как сельскохозяйственные и дикие животные эволюционируют схожим образом, чтобы адаптироваться к экстремальным условиям окружающей среды.
 
Якутский скот, полная история происхождения которого до сих пор неизвестна, обитает в северных широтах, в том числе и за Полярным кругом. Он способен переносить температуры окружающей среды ниже -70 оС. Результаты исследования показывают, что он имеет уникальный генофонд и не скрещивался с другими популяциями крупного рогатого скота, яков, бизонов и других близких видов.
 
Он отделился от общего предка европейских пород КРС примерно 5 000 лет назад. Это позволило ученым сделать вывод, что адаптация к обитанию в экстремально холодных условиях Крайнего Севера сформировалась за счет собственного генофонда якутского скота. Тем не менее, было обнаружено, что вДенис Ларкин его геноме присутствует большое количество генетических вариантов, которые есть и в геномах пород из Африки и Азии, но отсутствуют у европейских пород КРС.
 
Исследование под руководством профессора Дениса Ларкина из Королевского ветеринарного колледжа также показало, что эти генетические варианты скорее всего представляют собой предковые варианты генов, которые были утеряны у европейских пород из-за селекции человеком, направленной на интенсивное производство молока и мяса. Однако сохранение именно этих вариантов позволило якутскому скоту адаптироваться к изменяющимся условиям среды и экстремальному холоду. Кроме того, эти же генетические варианты могли помочь породам в Азии и Африке адаптироваться и к экстремально жарким условиям обитания.
 
В дополнение к общей генетике с азиатскими и африканскими породами одно эволюционное событие оказалось уникальным только для якутского скота — присутствие у каждого животного кодирующей нуклеотидной замены, которая оказала большой эффект на свойства соответствующего белка. Эта замена отсутствовала у других пород КРС. Зато точно такая же мутация, вероятно, позволила ряду других видов млекопитающих приобрести способность к гибернации, впадать в оцепенение на холоде, быть холодостойкими и/или глубоко-ныряющими.
 
Сама по себе конвергентная (независимая) эволюция в одной и той же нуклеотидной позиции гена — чрезвычайно редкое явление и до этого исследования была описана только для разных групп животных. Например, у летучих мышей и дельфинов сформировалась одинаковая замена в гене, связанном со способностью к эхолокации. 
 
«Прорывное значение этой работы в том, что теперь мы знаем: конвергентная эволюция на нуклеотидном уровне происходит и у пород животных, созданных человеком. Это означает, что индивидуальные породы могут приобретать новые свойства не характерные для их вида в целом», — прокомментировал Денис Ларкин.
 
С учетом большого количества погодных аномалий в связи с изменением климата, это исследование является важным шагом на пути смягчения влияния экстремальных температур на сельское хозяйство.
 
«В России огромные территории имеют низкую среднегодовую температуру. Производство мяса и молока в таких условиях требует выведения местных холодоустойчивых пород. Открытая нами мутация в гене NRAP позволяет сделать первые практические шаги в этом направлении», — отметил ведущий научный сотрудник ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Николай Серафимович Юдин.
 
Интересно, что исследования на человеке и мышах показывают вовлеченность мутаций в гене NRAP в ряд кардиомиопатий, заболеваний при которых меняется способность сердца перекачивать кровь. Денис Ларкин и младший научный сотрудник ИЦиГ СО РАН кандидат биологических наук Андрей Александрович Юрченко выдвинули гипотезу, что схожий механизм помогает сердцу холодостойких и глубоко ныряющих видов животных, позволяя им продолжать эффективно перекачивать кровь и во время холода и на глубине.
 
Пресс-служба ФИЦ ИЦиГ СО РАН
 
Поделись с друзьями: 

Система Orphus