Кошки, гены и эволюция - Павел Михайлович Бородин

Тут они попали в точку. Павел Бородин приобрел эту зависимость в 20 лет и потом 40 лет курил как паровоз. Правда, уже 15 лет не курит. А теперь посмотрим научное обоснование этого прогноза. Они исследовали 7 ОНП в единственном районе хромосомы 8 – 3 в гене CHRNB3 (рецептора никотина) и 4 в межгенных областях возле него. Ранее на тысячах людей разных стран и народов была убедительно показана ассоциация этого района с никотиновой зависимостью, измеренной в числе сигарет, выкуриваемых за день. А у Бородина, который в свои лучшие годы с завидной регулярностью выкуривал по 20 сигарет в день, обнаружились те самые аллели.

Но со второй интерпретацией генодиагносты пролетели. Они утверждали, что он должен петь лучше, чем 75% клиентов их фирмы. Все его родные и знакомые удивлялись, где же генодиагносты нашли столько людей более безголосых, чем он, полностью (по мнению родных и знакомых) лишенный музыкального слуха.

Опять посмотрим научное обоснование. Оказывается, у него есть положительный аллель в гене UGT8, который активно работает в мозге. Откуда известно, что он положительный? Анализ ассоциаций между районом генома, где находится этот ген, и результатами теста на способность человека вокально воспроизводить музыкальные ноты, проведенный на монгольской популяции189, показал, что у особо музыкальных людей присутствует тот же аллель, что и у Павла Бородина. Так что теперь у Бородина есть научное доказательство того, что он поет очень хорошо, а его родные и знакомые ничего не понимают в искусстве.

Но, конечно же, его Кот поет гораздо лучше него. Да что там, коты поют гораздо лучше любого человеческого певца (или певицы) с любым генотипом по гену UGT8. Они – одни из самых музыкальных млекопитающих. Их диапазон превышает десять октав, им нет равных по силе и полетности голоса. Про тембр мы уж и не говорим. В зависимости от настроения и сезона он меняется от колоратурного до драматического. Для нас загадка, почему до сих пор никто не провел генетический анализ этого уникального кошачьего свойства. Наверное, потому, что признак уж очень сложный. Но лед тронулся. Генетики взялись за мурлыканье и коммуникативное мяуканье.

Одни кошки начинают мурлыкать от малейшего прикосновения, другие – только в особых случаях. Ученые выяснили, что причина таких различий может быть связана с числом повторенных последовательностей ДНК в гене андрогенового рецептора, который расположен на X-хромосоме190. Количество повторов варьирует у домашних кошек от 15 до 22. Исследование, проведенное на 280 стерилизованных беспородных кошках, показало удивительную закономерность: животные с короткой версией гена (18 и менее повторов) значительно чаще мурлыкают и мяукают по сравнению с обладателями длинной версии (19 и более повторов). Влияние генетических вариантов проявляется по-разному у самцов и самок. Коты с короткой версией гена андрогенового рецептора демонстрируют не только более активное мурлыканье, но и повышенную склонность к “разговорам” с людьми. У кошек же короткая версия гена помимо мурлыканья связана с большей агрессивностью к незнакомцам.

Полногеномный анализ ассоциаций позволил найти в геноме кошек районы, а потом и аллели, ответственные за внешние признаки и предрасположенности к нескольким десяткам наследственных болезней191. Эти знания служат основой для создания рутинных тест-систем, которые используются в вет-геномных лабораториях. Кошки здесь сильно отстают от собак по богатству тест-систем, но потихоньку их догоняют. Все это, конечно, радует сердца кошковладельцев, но есть одна проблема, о которой им следует помнить при интерпретации результатов анализов. Аллели предрасположенности к диабету у кошек породы серенгети могут быть совсем иными, чем выявленные у мейн-кунов. Более того, они, скорее всего, будут находиться в разных районах разных хромосом. Как аллели музыкальности у монголов и Павла Бородина.

Следы отбора в геномах

Полногеномное секвенирование множества котов разных пород открыло возможность для направленного поиска в их геномах следов недавнего отбора в пользу определенных аллелей. Такие следы могут выявляться по-разному. Если речь идет об относительно недавних событиях, то эти следы выявляются как острова относительной гомогенности ОНП в море их гетерогенности. Красиво и образно, но не очень понятно.

Давайте по-другому. Перед нами распечатка всех ОНП, обнаруженных у 10 котов породы донской сфинкс и у 10 сибирских котов. Все ОНП разложены по хромосомам и внутри хромосом по порядку от начала до конца. Мы видим довольно много ОНП со средними частотами аллелей. То есть у разных котов из одной и той же породы в одной и той же точке хромосомы находятся разные аллели. На то они и полиморфные ОНП, их так и подбирали при создании панелей для генотипирования.

Вдруг наш взгляд натыкается на район с удивительным однообразием. У всех сфинксов в центре этого района аллель А, слева от аллеля А на расстоянии 1000 нуклеотидов у всех Т, справа от него на том же расстоянии у всех А. И так ни одной гетерозиготы на протяжении 1 000 000 нуклеотидов. Дальше начинают появляться гетерозиготы, чем дальше, тем больше. Еще дальше мы наблюдаем альтернативных гомозигот – у одного сфинкса в этой позиции А/А, а у другого – Г/Г.

Смотрим на тот же район той же хромосомы у сибиряков и не видим ничего особенного. Район как район, нормальный уровень генетического разнообразия. Что отличает сфинксов от сибиряков? Отсутствие шерсти. Как этот признак наследуется? Как моногенный рецессивный признак. Как была создана эта порода? Заводчики случайно наткнулись на гомозиготу по мутантному аллелю лысости, получили от нее потомство и создали породу лысых котов.

Все донские сфинксы – гомозиготы по аллелю лысости. Но, как вы помните, аллели передаются из поколения в поколение в составе хромосом. Поэтому сфинксы – гомозиготы не только по аллелю лысости, но и по множеству аллелей, которые были у родоначальника породы рядом с аллелем лысости. Эти аллели никак на основной признак породы не влияют. Они просто рядом стояли. А теперь из поколения в поколение едут на горбу аллеля, в пользу которого шел сильный искусственный отбор. В генетике это называется эффектом попутного транспорта (hitchhiking effect). Так и возникают острова однообразия вокруг породообразующего аллеля, для каждой породы своего. Поэтому сравнение островов однообразия между породами, различающимися по внешним признакам, высвечивает районы генома, где находятся гены, контролирующие эти признаки.

Этот подход использовали для определения генов, отвечающих за облик 26 пород кошек192. Оказалось, что приплюснутые носы персов, с описания которых мы начали эту главу, определяют гены семейства DLX. Два таких гена находятся на хромосоме А2, и еще один на хромосоме С1. Эти гены принадлежат к семейству транскрипционных факторов и контролируют развитие лицевого скелета у всех позвоночных. У кошек породы американский керл, которую отличают загнутые назад уши, острова гомогенности обнаружились на хромосомах Е3 и F1. В них находятся гены MCRIP2 и PBX1, вовлеченные в синтез и распределение