Международная группа исследователей опубликовала полный геном домашней кошки, а также сравнила между собой три разных генома. Выяснилось, что беспородный питерский кот Борис гораздо более генетически разнообразен, чем кошка чистокровной абиссинской породы и их далекий предок — дикий лесной кот.
В работе, результаты которой опубликованы в журналах PNAS и Giga Science, участвовали и специалисты из Санкт-Петербурга, из Центра геномной биоинформатики им. Ф.Г. Добржанского Санкт-Петербургского государственного университета. Руководитель этого центра, который был создан по мегагранту в 2011 году, — это мировой авторитет в области сравнительной геномики Стефен О'Брайан, он же руководитель лаборатории геномного разнообразия Национального института рака в США. Кстати, он один из создателей проекта Genome10K project, в рамках которого планируется в 2015 году секвенировать 10 тыс. геномов различных позвоночных животных.
Кошки — самые популярные сегодня домашние животные, на сегодня в мире насчитывается около 600 миллионов хвостатых-усатых, живущих рядом с человеком. Человек одомашнил кошку позже, чем собаку. Собака стала другом человека около 15 тыс. лет назад, еще во времена охотников-собирателей, причем активно помогала человеку на охоте, в охране, потом пасла скот и выполняла многие другие функции.
Первые одомашненные кошки появились около 10 тыс. лет назад, когда человек начал осваивать сельское хозяйство.
По-видимому, дикие кошки просто забредали в человеческие поселения и приживались там. Причем их польза в хозяйстве по сравнению с собаками была ничтожна, ну разве что мышей ловили, зато они были привлекательны и постепенно стали дружелюбны. В общем, можно перечитать Киплингову «Кошку, которая гуляла сама по себе» и представить, что оно примерно так и было.
Процесс одомашнивания, естественно, сопровождался генетическими изменениями.
Прежде всего происходил отбор по поведению: отбраковывались мутации агрессивности и страха и накапливались мутации, повышающие дружелюбие.
Кроме того, отбор затронул и множество генов метаболизма, влияющих на питание. «Когда кошка живет рядом с человеком, то она питается в том числе тем, что перепадает с его стола, поэтому домашние кошки в ходе эволюции развили способность усваивать крахмал, — объяснил«Газете.Ru» первый автор статьи в Giga Science, научный сотрудник Центра геномной биоинформатики им. Ф.Г. Добржанского Гайк Тамазян. — Кстати, такая же черта появилась и у собак».
Ну а после того, как кошка тысячелетия жила рядом с человеком, люди озаботились ее внешним видом и в течение последних 200 лет интенсивно занимаются селекцией, выводя новые декоративные породы. Мощный искусственный отбор закрепляет гены окраса, длины шерсти, формы морды и прочее, но он же тянет за собой гены совсем других признаков.
«В процессе отбора вовлекаются так называемые хитч-хайкинг-гены, которые влияют на метаболизм, репродукцию и другие биологические черты», — рассказал «Газете.Ru» Стефен О'Брайан.
Вообще геном домашней кошки уже был опубликован в 2007 году, но это был черновой вариант, секвенирование ДНК было проведено с малым покрытием, что не исключает значительного количества ошибок. Теперь ученые прочитали геном с большим покрытием, так что получили материал, на котором можно проводить самые разные сравнительные исследования.
Они описали более 700 тыс. консервативных элементов, которые одинаковы у кошек и других млекопитающих, нашли свыше 10 млн однонуклеотидных вариаций, отличающих кошек друг от друга, и т.п.
«Одной из задач было оценить вариабельность между индивидуумами, — добавил Стефен О'Брайан. — Для этого мы сравнивали геномы домашних кошек между собой и с геномом дикого кота». Секвенирование геномов проводили в США, в Вашингтонском университете в Сент-Луисе, и в Китае.
Первая генетически изученная кошка — домашняя кошка по кличке Синемен (cinnamon — корица) абиссинской породы, живущая в Сент-Луисе, США. Как объяснил Гайк Тамазян, эта порода отличается наибольшей генетической однородностью. Ее генетическое разнообразие в ходе селекции свелось к минимуму. Это означает, что на обеих хромосомах этой кошки гены, доставшиеся ей от родителей, почти одинаковы.
Геном питерского беспородного кота Бориса, который живет на улице, но состоит на довольствии у ученых,
продемонстрировал наибольшее генетическое разнообразие. И оказался гораздо ближе к дикому коту, чем геном абиссинки. В то же время его разнообразие даже выше, чем у дикого.
Как объясняет Тамазян, на диких животных тоже действует отбор — естественный. А домашние беспородные не испытывают никакого давления отбора, ни естественного, ни искусственного. Живут рядом с человеком, имеют крышу над головой, питание и ветеринарную помощь. Ну и в отличие от породистых кошек беспородным люди не подбирают пару для размножения.
Как подчеркивают исследователи, изучение генома домашней кошки может принести практическую пользу для медицины. Ну во-первых, для ветеринарной медицины: уже сегодня у кошек описано 250 наследственных болезней и откроют еще больше. А во-вторых, для многих опасных для человека вирусов (в том числе коронавируса, вируса герпеса) популяции диких кошек служат природным резервуаром.
Роль российских исследователей в Санкт-Петербурге в этой работе заключалась в анализе данных кошачьих геномов биоинформатическими методами.
Работа еще далеко не закончена. Так, например, чтобы проследить все генетические изменения, происшедшие у домашней кошки, нужно провести еще много исследований.
Центр геномной биоинформатики им. Ф.Г. Добржанского был организован в 2011 году по мегагранту. Ученые работают далеко не только над геномом кошек, но и над раковым геномом. Но, как признался Стефен О'Брайан, сложности возникают — и с получением денег, и с разными бюрократическими процедурами.
И руководитель, и его сотрудники ожидают, что на работе отразится нынешнее падение курса рубля.
Реактивы покупаются за рубежом, секвенирование тоже проводится за рубежом, платить за это приходится, конечно, не в российской валюте. А грант исчисляется в рублях.