Как оцеляват кучетата в Чернобил? Гените им разкриват интересни следи

Най-новите изследвания върху дивата популация от кучета в Чернобил разкриват, че генетичните различия между тези кучета и други, подобно изолирани кучешки популации, вероятно са доказателство за насочен отбор, а не за мутация. Работата подсказва за възможна връзка между генетичния отбор и променливите на околната среда, като може да допринесе за по-доброто разбиране на локалната адаптация и геномната устойчивост в замърсени среди. Проучването е публикувано в списание "Genes“.

Преди това изследователи проучиха генетичните различия при две популации кучета: едната, намираща се в района на Чернобилската атомна електроцентрала (АЕЦ), и другата - в град Чернобил, разположен на около 16 километра разстояние. Те установиха, че генетичният профил на кучетата от град Чернобил е много близък до този на популации кучета в Русия, Полша и околните райони, докато при кучетата от АЕЦ се наблюдават отчетливи различия – по-конкретно в участъци, свързани с възстановяването на ДНК.

"Това изследване дава отговор на някои въпроси, останали открити след предишната ни работа. Тогава, анализирайки генетичната структура на популацията, установихме, че макар двете групи кучета да са географски много близо една до друга, те се отличават със значителни генетични различия, които не се дължат на мутации“, споделя Меган Дилън, постдокторант във Ветеринарномедицинския факултет към Щатския университет на Северна Каролина.

"С настоящата работа целим да проучим два допълнителни еволюционни фактора от по-голям мащаб: дали генетичните различия са резултат от естествен подбор, или се дължат на генетичен дрейф, настъпил с течение на времето в рамките на изолирана популация?“

Естествен отбор срещу генетичен дрейф

Чрез естествения отбор гените, които повишават приспособеността на индивида към средата, с течение на времето стават по-разпространени в популацията. Насоченият отбор е специфичен вид естествен отбор, при който цялата популация с времето се променя в посока към определен набор от благоприятствани белези. Насоченият отбор обикновено е свързан с промени в околната среда.

Генетичният дрейф се отнася до случайни генетични промени, които не са непременно свързани с приспособеността, но въпреки това стават често срещани в дадена популация. Генетичният дрейф се наблюдава по-често в малки, изолирани популации, тъй като вероятността тези случайни промени да бъдат предадени в поколенията е по-голяма, което може да доведе до намаляване на разнообразието в целия геном.

Изолацията сама по себе си не е достатъчно обяснение

Изследователският екип сравни геномните данни на двете популации в района на Чернобил с тези на свободно размножаващи се кучета от Източна Европа, както и с изолирана популация кучета от островите Галапагос. Целта бе да се разграничат ефектите на изолацията от тези на околната среда върху кучетата в района на АЕЦ "Чернобил“.

Макар ефективният размер на популацията при АЕЦ "Чернобил“ да е малък, той не се различава значително от този на популацията в град Чернобил. Освен това при кучетата край АЕЦ не се наблюдават признаци на намалено генетично разнообразие, които биха могли да се отдадат на генетичен дрейф.

В генетично отношение популацията край АЕЦ "Чернобил“ се различава съществено от други географски изолирани кучешки популации, включително тези от островите Галапагос. За разлика от това, кучетата в град Чернобил се оказаха генетично по-близки до популациите на островите Галапагос, отколкото до тези в непосредствена близост край АЕЦ "Чернобил“.

Сигнали за селекция в биологично значими гени

И накрая, геномният анализ на кучетата от NPP разкри доказателства за насочена селекция в над 100 участъка. Гените, разположени в тези зони, са свързани с развитието на рак, репликацията и поправката на ДНК, функциите на клетъчния цикъл и имунната система.

"„Макар да не можем да твърдим със сигурност, че откритите от нас данни представляват пряко доказателство за селекция, тези геномни белези определено насочват към такава“, казва Дилън. "Когато разгледаме по-подробно въпросните геномни участъци, установяваме, че тези гени участват в биологично значими процеси, които биха могли да помогнат на животните да преодолеят въздействието на токсичните вещества в тази среда".

Като вземем предвид токсичната среда около Чернобил, разбираемо е защо повечето хора биха си помислили: "Със сигурност животът в такава среда трябва да е довел до някакви последствия“, казва Матю Брийн, почетен професор по сравнителна онкологична генетика във Ветеринарномедицинския факултет на Университета на Северна Каролина (NC State) и кореспондиращ автор на изследването.

"Ние обаче твърдим, че последствията може да не са стигнали дотам, че да променят генома на кучетата с цел адаптация. Възможно е онези от тях, които са успели да оцелеят след първоначалното излагане на въздействието, да са притежавали такова ниво на вътрешногенетично разнообразие и варианти, които са им осигурили по-висока степен на приспособимост“, добавя Брийн. 

"Разбира се, това е хипотеза и не знаем точно какво се е случило. Но може със сигурност да се каже, че приложихме изключително надежден анализ и открихме следи от естествен подбор в биологично значими участъци от генома", добавя ученият.