Геном свиньи

Каждая свинья имеет около 70 миллиардов клеток, каждая из которых содержит 38 хромосом в ядре. Две из этих хромосом, называемые половыми хромосомами, главным образом, определяют пол свиньи: в результате объединения двух Х - хромосом рождается особь женского пола, в то время как объединение одной Х - хромосомы и одной Y-хромосомы приводит к рождению свиньи мужского пола. Остальные 36 хромосом называются аутосомами. Все хромосомы состоят из двух спирально закрученных одна вокруг другой нитей ДНК, включающих чередующиеся сахара и фосфатные группы, прикрепленные к сахарам и связывающие две нити вместе в «двойную спираль» повторяющихся оснований аденина, цитозина, гуанина и тимина. Аденин всегда связан с тимином, а цитозин с гуанином. Ген представляет собой специфический отрезок ДНК. Проще говоря, полная генетическая информация, закодированная в ДНК, называется геномом, и первый вариант генома свиньи был опубликован в 2009 году.

В настоящее время, команды из 54 исследовательских групп во главе с университетами Эдинбурга (Великобритания), штата Иллинойс (США), Уппсалы (Швеция) и Вагенингена (Нидерланды) секвенировали полный геном свиньи. Результаты были опубликованы одновременно в нескольких работах в журнале Nature, Трудах Национальной академии наук и в других престижных журналах в середине ноября.

Ученые сравнили геном домашней свиньи с геномом дикого кабана и других «предков» из разных уголков Европы и Азии. Они также сравнили геном свиньи с геномами человека, коровы, собаки, лошади и мыши.

Результаты показывают, что общий размер генома свиньи составляет 2,8 миллиарда пар оснований и содержит 21640 белок - кодирующих генов. Это свойственно и другим млекопитающим, в том числе человеку. Интересно, что изменчивость генома свиньи, даже в рамках коммерческих пород, более чем в два раза значительнее, чем у человека.

Данные геномной последовательности диких свиней свидетельствовали о том, что свиньи появились в Юго - Восточной Азии около четырех миллионов лет назад. Исследования обнаружили значительные генетические различия между дикими кабанами из Азии и Европы, возникшие в результате их отделения от общего предка около миллиона лет назад. Затем европейские и азиатские популяции потеряли весомое количество генетического разнообразия около 20000 лет назад, вероятно, в результате глобального похолодания во время последнего «ледникового периода». Различия между двумя популяциями отражаются в генах современных западной и китайской пород домашних свиней, что подтверждает тот факт, что свиньи были независимо одомашнены в Западной Евразии и Восточной Азии около 10 тысяч лет назад. Тем не менее, в течение последних 300 лет имела место интрогрессия азиатских генотипов в европейские. Позднейшие данные секвенирования позволяют предположить, что около 35% сегодняшнего генома коммерческих свиней, имеющего в основе европейские гены, могут брать начало в азиатских породах.

M. Groenen, 2008

Одомашнивание привело к значительным изменениям в целом ряде особенностей. К ним относятся поведенческие характеристики, репродуктивная способность, размер и форма тела и цвет кожи. Например, одомашнивание привело к удлинению тела свиней, как отмечал Чарльз Дарвин, который дал подробный отчет в своей книге 1868 года «Изменение животных и растений в домашнем состоянии». В основном, свиньи стали длиннее, потому что заводчики свиней отбирали животных с большим числом позвонков. Тем не менее, теперь мы понимаем, что вовлечены были три разных гена – NR6A1, PLAG1 и LCORL, каждый из которых присутствует у европейского дикого кабана.

Некоторые группы генов, таких как иммунные и обонятельные гены, эволюционно развивались более активно у свиней, чем у человека и многих других животных. В самом деле, свиньи имеют очень развитое чувство обоняния, что позволяет использовать их для поисков трюфелей, и наибольшее количество активных генов для распознавания запахов среди всех животных, у которых проводилось геномное секвенирование на сегодняшний день, включая собак. С другой стороны, свиньи имеют меньше вкусовых генов, что позволяет им есть пищу, от которой человек бы отказался, например, отходы и объедки. Они имеют высокую переносимость соли и горьких веществ и отличное от человека восприятие сладких и мясных пищевых вкусов.

Другие исследования подтвердили пригодность свиньи в расшифровке генетики болезней человека. В общей сложности, было выявлено 112 позиций ДНК, где свиной белок имеет ту же аминокислоту, которая оказывается вовлеченной в процесс в ряде заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, диабет, ожирение и болезнь Паркинсона. Кроме того, данные показывают, что свиньи также имеют в два раза больше генов интерферона, чем человек, что, возможно, обеспечивает интенсивный иммунный ответ на вирусную инфекцию. Наконец, свиньи имеют наименьшее количество эндогенных ретровирусов, чем большинство других животных, что свидетельствует в пользу пригодности свиней для исследований по трансплантации органов.

Таким образом, в дополнение к обогащению нашего общего знания о свиньях новые исследования генома свиньи имеют важные выводы для коммерческого свиноводства. Они помогут определить генетические механизмы, которые позволят улучшить общую производительность, снизить расходы на производство, улучшить качество и повысить устойчивость/резистентность к болезням. Будущие животноводческие программы смогут использовать новые знания как в традиционной селекции, так и в геномной. Последнее будет обсуждаться в дальнейших статьях.