Геном гепардов показал, что они 100 тысяч лет назад мигрировали в Африку из Северной Америки
Международная группа исследователей, работавшая под руководством экспертов Санкт-Петербургского государственного университета, провела уникальную работу по изучению генома африканского гепарда — хищника, находящегося под угрозой вымирания.
Учёные обнаружили, что генетически все гепарды очень близки друг к другу. И это является основной причиной трудностей с размножением диких кошек и высокой чувствительности животных к самым простым вирусам.
В ходе работы исследователи проанализировали семь геномов гепарда (Acinonyx jubatus): материал был взят у четырёх гепардов из Намибии и трёх из Танзании. Затем учёные провели расшифровку ДНК, а затем собрали выделенные фрагменты в целые последовательности. Таким образом впервые в мире была осуществлена сборка полного генома гепарда.
Изучив полученные генетические данные эксперты установили, что по всему геному африканского хищника наблюдается очень низкий уровень генетического разнообразия. По сравнению с другими кошками потеря генетического разнообразия у гепарда составляет невероятные 90–99 %.
Для того чтобы определить, почему именно эти животные настолько похожи между собой генетически, учёные при помощи имеющейся информации восстановили историю развития популяции.
Выяснилось, что резкое снижение генетического разнообразия у гепардов происходило дважды в истории развития вида. Первое имело место около 100 тысяч лет назад во время миграции животных из Северной Америки в Азию (через Берингов перешеек) из-за надвигавшихся льдов. Далее животные переселились на юг в Африку.
Учёные полагают, что в те времена гепарды вынуждены были спариваться с родственниками, из-за того что начали занимать большие новые территории и у них попросту не было выбора.
Вторая потеря большого количества генов произошла около 10–12 тысяч лет назад, когда численность гепардов снова резко сократилась и продолжение рода снова обеспечивалось близкородственным скрещиванием. Причина второго резкого снижения численности популяции на данный момент доподлинно неизвестна.
В ходе исследования учёные также установили, почему участок кожи, пересаженный с одного животного на другого, не отторгается иммунной системой. Генетики к тому же нашли причину повышенной чувствительности этих кошек к вирусам. Изучив гены, отвечающие за работу иммунной системы хищника, эксперты обнаружили, что у гепардов всего несколько аллелей (вариантов) таких генов, в то время как у человека их сотни. Более того, некоторые из таких генов оказались поломанными.
Именно поэтому гепарды с лёгкостью могут воспринимать трансплантаты друг друга (что хорошо для сохранения вида), но при этом часто гибнут от вирусов, не несущих смертельной опасности другим представителям семейства кошачьих.
"Теперь есть возможность полностью оценить генофонды двух крупных популяций этих диких кошек (в Танзании и в Намибии), — отметил руководитель исследования Павел Добрынин. — Используя полученные нами результаты, организации, занимающиеся сохранением популяции гепардов, смогут, например, определять, нужно ли перемещать животных в более благоприятное с генетической точки зрения окружение, чтобы они давали плодовитое, здоровое потомство".
По словам руководителя исследования Павла Добрынина, в ближайшее время он и его коллеги планируют проверить более тщательно несколько генов гепарда, которые могут быть в ответе за проблему с размножением этих кошек. Исследователи выявили их, сравнив 800 генов человека, кошки, собаки и гепарда, связанных с процессом формирования половых клеток. В результате проведённого анализа было выделено четыре гена гепарда, по своей структуре очень сильно отличающихся от тех генов остальных животных и человека, которые отвечают за ту же функцию. Их учёные и изучат.
Подробнее о результатах исследования рассказывает статья учёных, вышедшая в журнале Genome Biology.