У волков 54 000 лет назад уже была генетическая мутация, чтобы превратиться в крошечных собак
ГАРРИ БЕЙКЕР, ЖИВАЯ НАУКА: У волков 54 000 лет назад уже была генетическая мутация, чтобы превратиться в крошечных собак
Одна из основных генетических мутаций, ответственных за малый размер у некоторых пород собак, таких как померанский шпиц и чихуахуа, развилась у родственников собак задолго до того, как люди начали разводить этих миниатюрных компаньонов. Исследователи обнаружили, что мутацию можно проследить даже у волков, живших более 50 000 лет назад.
Исследователи обнаружили мутацию, которая обнаружена в гене инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF1), изучив данные, собранные в рамках проекта "Геном собаки" Национального института здравоохранения (NIH), гражданского научного проекта, в рамках которого владельцы собирают образцы ДНК домашних собак.
Эта "необычная" мутация, обнаруженная не в самом гене IGF1, а скорее в ДНК, которая регулирует экспрессию этого гена, ранее ускользала от исследователей более десяти лет.
После консультаций с учеными Англии и Германии исследователи обнаружили, что мутация присутствовала в ДНК 54 000-летней давности из окаменелостей сибирских волков (Canis lupus campestris), а также в ДНК всех видов собак, живущих сегодня, включая шакалов, койотов и африканских охотничьих собак.
По теме: 10 самых популярных пород собак
"Это похоже на то, как если бы природа хранила его в своем заднем кармане в течение десятков тысяч лет, пока в нем не возникла необходимость", - говорится в заявлении старшего автора Элейн Острандер, генетика из NIH, специализирующегося на собаках.
Это открытие помогает связать воедино то, что мы знаем о приручении собак и размере тела, добавила она.
Необычная мутация
Гены - это участки ДНК, которые действуют как чертеж для построения определенных белков. Каждый ген состоит из уникальной комбинации четырех оснований - аденина (A), гуанина (G), цитозина (C) и тимина (T), которые кодируют определенный белок. Чтобы создать определенный белок, клетки должны распаковать двухцепочечную ДНК, чтобы прочитать основания нити, содержащей соответствующий ген.
Специальные механизмы внутри клетки затем копируют ДНК и создают РНК - одноцепочечную молекулу, подобную ДНК, с одним другим сахаром (рибоза вместо дезоксирибозы) и основанием урацила (U) вместо тимина (T), которое затем используется для производства белков. Этот процесс известен как транскрипция.
Новая мутация расположена в участке ДНК рядом с геном IGF1 и регулирует его экспрессию, что, в свою очередь, влияет на размер тела собаки. Существует две версии, или аллели, этого фрагмента ДНК: одна аллель имеет дополнительное основание цитозина (C), которое вызывает меньший размер тела, а другая аллель имеет дополнительное основание тимина (T), которое вызывает больший размер тела, сказал Острандер в интервью Live Science.
Каждая собака наследует два аллеля гена (по одному от каждого родителя), что означает, что у нее может быть либо две версии малой аллели (CC), по одной из каждой (CT), либо две из большой аллели (TT), добавила она.
Исследователи изучили ДНК разных пород собак и обнаружили значительную корреляцию между аллелями и размером: маленькие собаки были CC, собаки среднего размера были CT, а большие собаки были TT.
Как псовые стали меньше отчасти из-за мутации IGF1. (Плассэ и др., Современная биология, 2022)
Становится все меньше
После обнаружения мутации исследователи NIH хотели знать, как далеко в прошлом можно было отследить аллели в эволюциисобак, что привело их к поиску мутации в ДНК древних волков из геномов, опубликованных в предыдущих исследованиях.
"Мы были удивлены, обнаружив мутацию, и обрадовались, обнаружив, что оба варианта [C и T] присутствовали более 54 000 лет назад", - сказал Острандер в интервью Live Science.
Исследователи предсказывали, что аллель для меньшего роста был намного новее, чем аллель для большего размера, но это было не так, добавила она.
Мутация IGF1, по-видимому, сыграла ключевую роль в эволюции более мелких псовых, таких как шакалы, койоты и африканские охотничьи собаки, все из которых имеют две копии малой аллели (CC). Однако крайне маловероятно, что маленькие собаки естественным образом эволюционировали бы, чтобы стать такими же миниатюрными, как они есть, без вмешательства человека в одомашнивание и разведение, добавила она.
"Малая аллель сохранялась на низком уровне [у собак] в течение десятков тысяч лет, пока она не была выбрана во время или примерно во время одомашнивания", - сказал Острандер.
Это разведение было сделано для создания более мелких собак, которые могли бы лучше охотиться на мелкую добычу, такую как кролики, добавила она.
По словам исследователей, первые немного более мелкие породы собак, которые в конечном итоге были выведены в чрезвычайно миниатюрные версии, которые мы видим сегодня, появились между 7000 и 9500 годами назад.
Понимание размера тела
Ген IGF1-не единственный ген, который влияет на размер тела собаки. По крайней мере, 20 известных генов кодируют размер тела, но этот конкретный ген оказывает огромное влияние: он отвечает примерно за 15 процентов различий в размерах тела у разных пород собак, что является большим количеством только для одного гена, сказал Острандер.
Для сравнения, сотни генов влияют на размер тела у людей, сказал Острандер. Но неудивительно, что у собак меньше генов, связанных с размером тела, учитывая, что большинство пород собак существуют всего несколько сотен лет, добавила она.
Исследователи продолжат изучать больше генов размера тела у собак, чтобы лучше понять, как гены работают вместе, чтобы определить точный размер каждой породы, от чихуахуа до датских догов.
"Следующий шаг-выяснить, как все белки, продуцируемые этими генами, работают вместе, чтобы создавать больших собак, маленьких собак и все, что между ними", - сказал Острандер.
Исследование было опубликовано в Интернете 27 января в журнале Current Biology.
источник Перевод Яндекс