Сотрудники молодежной лаборатории антропогенной динамики экосистем КамГУ им. Витуса Беринга совместно с Институтом проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) обнаружили ключевые гены и регуляторы развития, которые изменяют свои функции для успешной адаптации лососевых рыб к потреблению новых кормов и обитанию в новых условиях.
В ходе проекта сотрудники лаборатории получили эмбрионы кроноцких гольцов и провели инкубацию в контролируемых лабораторных условиях, чтобы отобрать образцы тканей передней части головы у вылупившейся молоди. Из образцов была выделена тотальная РНК и секвенированы полные экзомы. Так ученые распознали более 90% последовательностей и выяснили, какие функции в развитии кроноцких гольцов выполняют гены с новыми мутациями и измененной интенсивностью экспрессии относительно предка и родственных видов.
«Мы выяснили, что адаптации начинают формироваться в раннем развитии за счет тонкой настройки экспрессии ограниченного набора регуляторов генетических каскадов и точечных изменений в последовательностях отдельных белков. 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 стала важность роли не только процессов развития хряща и чувствительности тканей к гормонам, но и изменение функций контроля ионной регуляции. У адаптирующихся к разным условиям видов изменены скорость и эффективность проведения сигналов между клетками. Это обеспечивает разную скорость роста и развития тканей в голове. Полученные результаты объясняют, каким образом возможно быстрое появление множества новых видов с разной морфологией в единой экосистеме.
«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 мутаций в генах регуляторов роста и специализации хрящевой ткани, а также разной интенсивности экспрессии этих регуляторов и генов, отвечающих за процессы энергетического метаболизма», — объяснила заведующая лабораторией Дарья Паничева.
Ученые КамГУ провели исследования в рамках дальневосточного трека программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроект «Наука и университеты»).
