Биологи КамГУ им. Витуса Беринга изучили, как изменяются молекулярно-генетические механизмы регуляции развития у эволюционирующих лососевых рыб
Сотрудники молодежной лаборатории антропогенной динамики экосистем КамГУ им. Витуса Беринга исследуют пути эволюции лососевых при освоении новых экологических ниш. Об исследовании рассказала пресс-служба вуза.
Ученые выполнили поиск ключевых генов и регуляторов развития, которые изменяют свои функции для успешной адаптации лососевых рыб к потреблению новых кормов и обитанию в новых условиях. Моделью исследования стали шесть эндемичных видов гольцов из Кроноцкого озера, образовавшиеся из единой предковой популяции в одной экосистеме за 12 тысяч лет.
«Основываясь на результатах исследований молекулярной эволюции окуневых рыб, наша научная группа предположила, что специфические признаки строения головы у лососевых (положение ноздрей, размер и ширина раскрытия рта, число зубов) возникают за счет точечных мутаций в генах регуляторов роста и специализации хрящевой ткани, а также разной интенсивности этих регуляторов и генов, отвечающих за процессы энергетического метаболизма», – пояснила заведующая лабораторией Дарья Паничева.
В ходе проекта сотрудники лаборатории получили эмбрионы кроноцких гольцов на природных нерестилищах и провели инкубацию в контролируемых лабораторных условиях, чтобы отобрать образцы тканей передней части головы у вылупившейся молоди. Далее из образцов была выделена тотальная РНК и секвенированы полные экзомы. При помощи современных биоинформатических методов учёные распознали более 90% последовательностей и выяснили, какие функции в развитии кроноцких гольцов выполняют гены с новыми мутациями и изменённой интенсивностью экспрессии относительно предка и родственных видов.
«Мы выяснили, что адаптации начинают формироваться в раннем развитии за счет дифференциальной экспрессии ограниченного набора регуляторов генетических каскадов и функциональных белков, измененных точечными мутациями их генов. Мутации сосредоточены на участках генома, кодирующих регуляторы развития хрящевой ткани, метаболического ответа на сигналы гормонов, а также регуляторы ионной проводимости. Дифференциальная экспрессия немногих ключевых регуляторов развития запускает сложные каскадные процессы, и в результате на более поздних стадиях развития у близкородственных видов по-разному считываются целые блоки генома, тысячи генов», – рассказал руководитель проекта Евгений Есин.
Неожиданностью для исследователей стали важная роль процессов развития хряща и чувствительности тканей к гормонам, а также изменение функций контроля ионной регуляции. У близкородственных видов сильно изменены скорость и эффективность проведения сигналов по нервным волокнам и внутри клеток соматических тканей. Это обеспечивает разную скорость роста и развитие тканей в голове. Полученные результаты объясняют, каким образом возможно быстрое появление множества новых видов с разной морфологией в единой экосистеме.
Фото: пресс-служба КамГУ им. Витуса Беринга