Биологи рассказали о результатах актуальных исследований генома северного оленя
Исследование генома северного оленя — важное направление научного поиска, имеющее большое практическое значение.
Фото: Вадим Кантор
Исследование генома северного оленя — важное направление научного поиска, имеющее большое практическое значение. Олень является стратегическим объектом разведения в Арктической зоне, одним из компонентов продовольственной стратегии регионов АЗРФ, поскольку возможности завоза другого мяса в высоких широтах ограничены. Среди задач селекции этого животного: выведение пород с высокой мышечной массой, повышение генетического разнообразия — и следовательно, устойчивости — стад домашних оленей. О результатах свежих исследований генома оленей сообщили 21 декабря 2021 года Вероника Харзинова, старший научный сотрудник ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К.Эрнста, кандидат биологических наук, и Анна Крутикова, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики Всероссийского НИИ генетики и разведения сельскохозяйственных животных (ВНИИГРЖ), кандидат биологических наук, выступая на конференции «Генетические ресурсы и генетические технологии для развития северных территорий». Мероприятие организовал Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР) совместно c Вавиловским обществом генетиков и селекционеров (ВОГиС).
Во времена СССР активно велась племенная работа, в результате чего были получены 4 самовоспроизводящиеся породы: ненецкая, эвенская, эвенкийская и чукотская,— дала историческую справку Крутикова. В настоящее время основной по численности является ненецкая порода, составляющая около 60% всего домашнего поголовья северного оленя, на втором месте — эвенкийская. «Также, вероятно, отдельными породами стоит считать финских и норвежских оленей, хотя местные исследователи как об отдельных породах о них не говорят, называя их «полуодомашненными»,— подчеркнула Крутикова. Эксперт напомнила, что в 1990-е годы происходил активный, нескомпенсированный убой диких и домашних оленей, приведший в последнем случае к исчезновению наиболее генетически ценного ядра пород, из-за чего в среднем олени измельчали. Создание новых племенных ядер для каждой породы и поддержание общего генетического разнообразия диких популяций остается актуальной проблемой на будущее, считает Крутикова.
Фото: Сергей Карпухин
Дикие и домашние: разные, но похожие
По словам Харзиновой, в отличие от большинства других домашних животных, геном северного оленя был отсеквенирован довольно поздно — в 2019 году. Биолог сообщила, что в 2021 году ее группа начала исследования митохондриальной ДНК оленей и уже разработала систему выявления полной ее последовательности. Исследованиями ее научной группы удалось охватить генетическое разнообразие уже почти 2000 оленей. Работа ведется совместно с научными группами из Германии и Австрии.
Для генотипирования северного оленя была предпринята попытка использовать ДНК-микрочипы, ранее предложенные для крупного и мелкого рогатого скота, ввиду того, что ДНК-микрочипов специально под северного оленя разработано не было. (ДНК-микрочипы — это подложки с различным образом модифицированными частями поверхностей, которые считываемым образом изменяют свои свойства в зависимости от наличия или отсутствия тех или иных анализируемых генетических последовательностей в наносимом на них образце – примечание ПОРА). Использование этого инструмента позволяет надежно отличить особь дикой популяции от домашней и принадлежность к той или иной породе, говорит Харзинова.
Как правило, генетическое разнообразие в популяции диких оленей из данной местности выше, нежели у домашней популяции, раскрывает результат работы биолог. Это является следствием более высокого уровня генетического обмена в результате миграций диких оленей. Также, частоты тех или иных генов в дикой популяции меняются непрерывно, в то время как в домашних, особенно при переходе от одной породы к другой — более скачкообразно. Все существующие породы северного оленя достаточно уверенно генетически дифференцируются, говорит Харзинова, а среди диких оленей наиболее четко генетически между собой различаются тундровые и лесные популяции.
Фото: Сергей Карпухин
Несмотря на различия, можно утверждать, что все популяции дикого и породы домашнего оленя смешаны. Это смешение проявилось особенно заметно при изучении распространения вариантов митохондриальной ДНК (то есть прослеживая наследственность по материнской линии).
Объяснение предлагает Крутикова: во-первых, зачастую важенки домашнего оленя уводятся дикими быками во время гона и привносят свои генетические варианты в генофонд дикой популяции. А во-вторых, и сами оленеводы стараются допустить покрытие важенок дикими быками, так как последние считаются хорошими производителями.
Олень с высокой мышечной массой
Крутикова рассказывает о проведенном ее командой исследовании, сфокусированном на увеличении «омускуленности» оленя, в котором изучалось влияние генов на рост мышечной массы животных. Высокие показатели здесь способны значительно улучшить экономическую эффективность оленеводства, не сомневается Крутикова.
Ученые выбрали несколько генов-кандидатов (в частности, исследовалась представленность различных вариантов гена соматотропина — «гормона роста»). Для анализа было отобраны образцы из 5 домашних и 1 дикой популяции . Было выяснено, что генетически популяции заметно отличаются, говорит Крутикова. Особенно далеко от остальных отстоит бывшая в длительной изоляции популяция с острова Колгуев.
В пробах также было определено присутствие различных вариантов гена LCORL, который у других млекопитающих приводит не только к росту мышечной, но и к уменьшению жировой ткани, а также увеличивает общий размер. Его белковый продукт LCORL является так называемым фактором транскрипции, т.е. его главная роль в клетках — в зависимости от своей концентрации изменять выработку ряда других белков — примечание ПОРА. Крутикова говорит, что при анализе вариантов гена был найден ряд синонимичных мутаций (тех изменений в гене, которые не изменяют химического состава его белкового продукта и потому скорее всего не сказываются на выполнение им своей функции), но бОльшая часть найденных мутаций несинонимичны, что говорит о действии положительного (движущего) отбора, то есть активного изменения данного гена для лучшей адаптации к текущим условиям, характеризующихся сильным влиянием человека на среду обитания дикого северного оленя, что приводит к снижению численности его популяции.
В дальнейшем плане исследований значится описание изменчивости оленей еще по нескольким генам, варианты которых могут вызвать увеличение омускуленности оленей, например, по гену миостатина. Также существует замысел создания специальной маркерной панели для быстрого анализа сочетания генетических вариантов генов, интересующих ученых и селекционеров, в той или иной особи.
