Человек действует на индюков как сильнейший мутаген

Секвенирование ДНК дешевеет, поэтому все больше видов становятся обладателями расшифрованного генома. Среди них есть и домашние животные: собака, лошадь или, например, курица. Над геномом индюка (Meleagris gallopavo) трудился международный консорциум, объединивший специалистов в области генетики, молекулярной биологии, сельского хозяйства и ветеринарии из 34 научных организаций. Такой интерес к геному домашней птицы можно объяснить важностью индейки как источника мяса, причем не только в День благодарения. Применив комбинацию двух технологий секвенирования последнего поколения (Roche/454 GS-FLX Titanium platform и Illumina Genome Analyzer II), биологи разложили по нуклеотидным кирпичикам 93% последовательности ядерной ДНК индюка. Секвенирование обошлось в 250 тысяч долларов. Для сравнения, геном курицы, секвенированный по технологии Сэнгера, стоил больше 10 млн долларов. Индюк – вторая домашняя птица после курицы, геном которой сегодня удалось расшифровать. Оба вида относятся к одному семейству фазановых (Phasianidae) отряда куриных (Galliformes), хотя их эволюционные пути разошлись достаточно давно. Считают, что последние общие предки курицы и индюка жили на земле около 40 миллионов лет назад.

Ученые работали с ДНК индюшки Ники (Nicholas Inbred). Ее геном отличается высокой степенью гетерозиготности, так как она была получена от разных пород. Обычно для секвенирования берут животных из генетически чистой линии, гомозиготных. В данном случае ученым пришлось труднее, но зато они смогли оценить однонуклеотидный полиморфизм (SNP, снипы), сравнив его с полезными качествами птицы.

Геном меньше, хромосом больше

По размеру индюшачий геном не отличается от куриного – 1,1 млрд пар оснований (у человека примерно втрое больше). Вообще ученые отмечают, что геном птиц, по сравнению с млекопитающими, устроен довольно компактно. Биологи сравнили последовательность ДНК трех видов птиц: индюка, курицы и зебрового амадина. Как и следовало ожидать, у двух первых видов сходство между собой намного больше (99,5% последовательности), а зебровый амадин несет отличительные черты певчей птицы.

Хромосом у птиц больше, чем у человека. У индюка их 80 (у курицы 78), причем, как у большинства птиц, среди них есть обычные (макрохромосомы), а есть крошечные микрохромосомы. В чем причина такой особенности птичьего генома, ученые еще не знают.

Птичий геном более стабилен

Геномы индюка и курицы отличаются друг от друга очень небольшим числом хромосомных перестроек (около 30), хотя разошлись достаточно давно. Это показатель относительной консервативности генома куриных. У мыши и крысы, а также у человека и гиббона больше хромосомных отличий, хотя история расхождения этих видов вдвое короче.

В геноме индюка ученые насчитали 15704 гена, из них 15093 кодируют белки. Генетики смогли описать тысячи генов, ранее не известных у птиц. Особенно интересно описание генов на половых хромосомах Z и W, которые до сих пор плохо изучены. 881 генных семейств специфичны для индюка и курицы, а 271 семейство – для всех птиц. К последним относятся все связанные с откладкой и высиживанием яиц. Интересно, что эти гены имеются также у яйцекладущих млекопитающих. Гены, не кодирующие белки, в том числе гены микро-РНК, оказались очень сходными не только у индюка и курицы, но и вообще у птиц. Что также свидетельствует о консервативности птичьего генома.

Наиболее заметные отличия птиц от млекопитающих относятся к генам иммунной системы. Кроме того, у птиц отсутствуют гены вомероназальных рецепторов (так что феромонами птицы не пользуются), гены закладки зубов, слабее работают гены обонятельных рецепторов.

На геном домашних птиц повлиял человек

428 генов генома индюка и 257 генов генома курицы претерпели быструю эволюцию в пределах отряда куриных. Причем, в последние годы они находились под сильным влиянием человеческой селекции. Исследователи выяснили, что за это время у индюка сильно изменились гены регуляции транскрипции, а у курицы – гены белкового обмена и клеточного деления. Наиболее часто мутации возникали в половой Z-хромосоме.

Эволюцию всех куриных биологи попытались проследить, проанализировав 42 хромосомных локуса у 83 видов из 73 родов. Анализ показал высокое сходство домашнего индюка с дикой глазчатой индейкой (Agriocharis ocellata) из Центральной Америки.

«Секвенирование генома индюка выявило специфические гены, которые важны для количества и качества индюшачьего мяса, для здоровья и плодовитости птицы», -- подчеркнул Рэми Дэллоул (Rami Dalloul), специалист в области биологии домашней птицы Технологического колледжа сельского хозяйства и наук о жизни в Вирджинии (Virginia Tech's College of Agriculture and Life Sciences), первый автор статьи. Обладая этими знаниями, ученые смогут прицельно выводить улучшенные породы с теми качествами, которые нужны потребителям, считают расшифровщики.

Результаты изучения индюшачьего генома ученые опубликовали в журнале PLoS Biology.