Генная мутация, которая помогла создать маленькие породы собак, существовала у волков 54 000 лет назад

1 649

Одна из основных генетических мутаций, ответственных за небольшой размер у некоторых пород собак, таких как шпиц и чихуахуа, развилась у родственников собак задолго до того, как люди начали разводить эти миниатюрные породы. Исследователи NIH обнаружили, что мутацию можно проследить даже до волков, которые жили более 50 000 лет назад.

Ученые обнаружили мутацию в гене инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF1), изучив данные, собранные в рамках Проекта генома собаки Национального института здравоохранения (NIH), гражданского научного проекта, в рамках которого владельцы собирают образцы ДНК от домашних собак.

Эта «необычная» мутация, обнаруженная не в самом гене IGF1, а скорее в ДНК, которая регулирует экспрессию этого гена, ранее ускользала от внимания исследователей более десяти лет.

Исследователи обнаружили, что мутация присутствовала в ДНК возрастом 54 000 лет из окаменелостей сибирских волков (Canis lupus campestris), а также в ДНК всех ныне живущих видов псовых, включая шакалов, койотов и африканских охотничьих собак.

«Как будто природа хранила его в запасе десятки тысяч лет, пока он не понадобился», — сказала старший автор работы Элейн Острандер, генетик NIH, специализирующаяся на собаках. «Открытие помогает связать воедино то, что мы знаем об одомашнивании собак и размерах их тела», добавила она.

Необычная мутация

Гены — это участки ДНК, которые служат чертежом для построения определенных белков. Каждый ген состоит из уникальной комбинации четырех оснований — аденина (А), гуанина (G), цитозина (С) и тимина (Т), которые кодируют определенный белок.

Чтобы создать определенный белок, клетки должны распаковать двухцепочечную ДНК, чтобы прочитать основания цепи, содержащей соответствующий ген. Затем специальный механизм внутри клетки копирует ДНК и создает РНК — одноцепочечную молекулу, похожую на ДНК, с одним другим сахаром (рибоза вместо дезоксирибозы) и основанием урацилом (U) вместо тимина (T), — которая затем используется чтобы сделать белки. 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.

Есть две версии или аллели этого фрагмента ДНК: один аллель имеет дополнительное цитозиновое основание (С), которое вызывает меньший размер тела, а другой аллель имеет дополнительное тиминовое основание (Т), которое вызывает больший размер тела.

Каждая собака наследует два аллеля гена (по одному от каждого родителя), что означает, что у нее могут быть либо две версии малого аллеля (CC), либо одна версия каждого (CT), либо две версии большого аллеля (TT).

Исследователи изучили ДНК разных пород собак и обнаружили большую корреляцию между аллелями и размером: у маленьких собак был CC, у собак среднего размера был CT, а у крупных собак был TT.

Рисунок, показывающий, как псовые стали меньше благодаря мутации IGF1
Рисунок, показывающий, как псовые стали меньше благодаря мутации гена IGF1. (Изображение предоставлено Plassais et al./Current Biology)

Собаки становятся меньше

Обнаружив мутацию, исследователи NIH захотели узнать, как далеко назад можно было отследить аллели в эволюции псовых, что привело их к поиску мутации в ДНК древних волков из геномов, опубликованных в предыдущих исследованиях.

«Мы были удивлены, обнаружив мутацию, и рады, что оба варианта [C и T] присутствовали более 54 000 лет назад», — говорят ученые. Исследователи ранее предсказали, что аллель меньшего роста возник намного позднее, чем аллель большего размера, но это оказалось не так.

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 малого аллеля (CC). Тем не менее, крайне маловероятно, что маленькие собаки естественным образом эволюционировали, чтобы стать такими же миниатюрными, без вмешательства человека, одомашнивания и разведения, добавили ученые.

«Малый аллель сохранялся на низком уровне [у собак] в течение десятков тысяч лет, пока он не был выбран во время или после одомашнивания», — говорит Элейн Острандер. Она добавила, что это разведение было сделано для создания собак меньшего размера, которые могли бы лучше охотиться на мелкую добычу, например, на кроликов.

По словам исследователей, первые породы собак немного меньшего размера, которые в конечном итоге превратились в чрезвычайно миниатюрные версии, которые мы видим сегодня, появились в период между 7000 и 9500 лет назад.

Понимание размеров тела

Ген IGF1 — не единственный ген, влияющий на размер тела собаки.

По крайней мере, 20 известных генов кодируют размер тела, но этот конкретный ген имеет огромное влияние: он отвечает примерно за 15% различий в размерах тела между породами собак — это большое влияние для одного гена.

Для сравнения, сотни генов влияют на размер тела человека. Но неудивительно, что у собак меньше генов, связанных с размером тела, учитывая, что большинство пород собак существуют всего несколько сотен лет.

Исследователи продолжат изучать гены размеров тела у собак, чтобы лучше понять, как гены работают вместе, чтобы определить в итоге размер каждой породы, от чихуахуа до немецких догов.

«Следующий шаг — выяснить, как все белки, продуцируемые этими генами, работают вместе, чтобы создать больших собак, маленьких собак и всех, что между ними», — говорит Элейн Острандер.

Исследование было опубликовано в журнале Current Biology.
Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии