Как ученые изучали генофонд монгольских пород коз
Ученые Института общей генетики им. Н.И. Вавилова (ИОГен) РАН изучили геном пяти пород коз из разных частей Монголии с помощью ДНК-чипа, который выявляет однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) ― точечные отличия между нуклеотидными последовательностями этой молекулы. Научный проект поможет сохранить локальные породы животных, а также исследовать их генофонд и изучить древние пути миграции, процессы одомашнивания и биологию пород в целом. Научная статья опубликована в журнале Animals.
Почему объектом изучения оказались именно монгольские породы?
Монгольские породы коз представляют собой модель успешной адаптации к экстремальным условиям среды. Это одни из самых древних пород животных: как минимум с III тысячелетия до нашей эры они играют важную роль в жизни местного населения. В других частях света большинство локальных пород исчезли в результате перехода к промышленному сельскому хозяйству и интенсивной селекции животных на продуктивность. Монгольским козам длительное время удавалось избегать экономического давления, однако сейчас возник риск быстрой утраты этих пород. По словам ученых, они либо не выдержат экономической конкуренции с более продуктивными промышленными породами, либо подвергнутся поглотительному скрещиванию с ними.
В исследовании ученых был использован уникальный материал, полученный в совместной экспедиции ИОГен РАН и Монгольской академии наук. Популяции коз, исследованные в этой работе, обитают на юге в пустыне Гоби, на западе на склонах Алтайских гор и в северной части в Дархатской котловине («Краю тысячи озер»), куда можно добраться только верхом.
Как ученые изучают генофонд животных?
Полногеномный анализ проводили с помощью ДНК-чипа, который определяет 56 747 точечных отличий в комбинации нуклеотидов по всему геному. На первом этапе идентифицировали те комбинации, которые отличаются от случайных. Это позволило оценить генетические риски пород и узнать, в чем именно они состоят. Так, выяснилось, что во всех популяциях монгольских коз происходит снижение эффективной численности (определяет генетический размер и разнообразие породы). Самые низкие значения оказались у породы Эрчим, которая обитает в Дархатской котловине. По полученной оценке, за последние 60 поколений эффективная численность породы сократилась с 955 до 120 особей. К слову, формальный критерий, по которому породу относят к исчезающей, составляет 100 особей.
Существуют подходы, позволяющие выявить специфику генетических рисков отдельных пород. Например, если в ДНК обнаруживаются длинные гомозиготные «прогоны», это говорит о том, что в популяции происходит сращивание между генетически близкими особями, в результате которого опасные рецессивные мутации могут перейти в гомозиготную форму и таким образом проявиться.
Особо длинные гомозиготные прогоны обнаружились у животных одной из пород под названием «Три красавицы» ― так же называется горный массив на границе с пустыней Гоби, где разводят этих коз. Это единственная в данном исследовании порода, которая была выведена с применением искусственного отбора.
Автор фото: заведующий лабораторией генетики животных ИОГен РАН, д.б.н., Столповский Юрий Анатольевич и Щепоткин Дмитрий
Чем отличаются одни породы коз от других?
На основе SNP-генотипов также можно проследить текущие и исторические связи между животными разных пород и популяций.
К пяти изучаемым породам ученые добавили генотипы еще 188 пород из мировых баз данных, в том числе нескольких российских пород. Различные методы кластеризации показали, что монгольские породы коз группируются с другими азиатскими породами и особенно близки с некоторыми соседними российскими и китайскими породами. При этом почти у всех пород монгольских коз обнаружились свойственные только им особенности. Наиболее отличными от других оказались дархатские козы. Приблизительно у половины животных породы в геноме обнаружились «отпечатки» неизвестной предковой популяции.
«Мы сопоставили эти данные с записями о том, как создавалась порода «Три красавицы» в 1930-е годы на опытной станции в пустыне Гоби. В результате родилась гипотеза о том, что общая с другими породами вариация в их геноме — это генетический пул, принадлежавший козам придонской породы. Они были выведены в XIX веке в Российской империи в деревнях, местным населением. Сейчас такой породы в России не числится. Получается, что в геноме монгольских коз могли около века храниться генетические сочетания исторической, уже исчезнувшей породы коз. Сохранность этих сочетаний, их закрепление в геноме говорит о том, что они приносят пользу животным», ― рассказал Алексей Пискунов, старший научный сотрудник лаборатории сравнительной генетики животных ИОГен РАН.
Почему ученым интересно изучать локальные породы?
По словам Алексея Пискунова, для изучения локальных пород существует много мотивов: научных, этических, чаще других называют утилитарные ― как необходимость сохранения генетических ресурсов животных для использования человеком.
«Один из самых важных, на мой взгляд, мотивов часто не осознается и поэтому остается неназванным, и это потребность человека в эстетике. Аборигенные породы животных ― вещь красивая и удивительная, и это достаточная причина для их сохранения. Эстетическое суждение субъективно, в этом его преимущество. Одна из острых проблем ― это определение приоритетных для сохранения пород. Иначе говоря, исчезающих пород больше, чем мы можем сохранить, и никто не знает, как их выбрать. Для ученого эстетика состоит в сложности и неизведанности тех механизмов, которые он изучает. Говоря о выборе приоритетных для сохранения пород, я не упомянул мнение тех людей, которые пользуются породой. Эти породы не нуждаются в охранных мероприятиях, поскольку более эффективного способа сохранения генетических ресурсов, чем их использование, не существует», ― добавил Алексей Пискунов.
Работа выполнена при поддержке гранта 19-76-20061 Фонда РНФ.