В Сибири разгадали тайну «короля ящериц»

Учёные из Института молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Италии, США, Чехии, Голландии и Австралии расшифровали геном комодского варана, что позволило составить генеалогическое древо ящера и получить материалы для дальнейшего анализа его физиологических особенностей.

Как сообщает «Наука в Сибири», при помощи метода, разработанного в лаборатории ИМКБ СО РАН, была произведена сборка хромосом методом компьютерного моделирования. Такого рода геномные сборки хромосомного уровня, для получения которых хромосомы делятся на фракции с помощью проточного сортинга (разделения по размерам) или микродиссекции, являются особенностью института. Метод включает частичное прочтение хромосом специфичной библиотеки ДНК с последующим приписанием результатов неполной сборки — скаффолдов — к определенной хромосоме. Большинство современных видов в открытых базах данных собраны только до протяжённых скаффолдов, но не приписаны к хромосомам, что делает невозможными многие важные выводы, в том числе и об эволюции половых хромосом.

Комодский варан является самым крупным ящером: длина самца достигает 2,6 метра, самки — 2,3 метра, вес может достигать ста килограммов. Крупнейшие представители этого вида насчитывают в длину более 3 метров и весят 130 килограммов. Они являются самыми выносливыми из ящеров и способны на долгие физические нагрузки, прекрасно плавают и развивают скорость на суше до 20 км/ч. У комодских варанов есть несколько уникальных особенностей. Во‑первых, специфическое строение митохондрий, что позволило этим ящерам улучшить энергетическую и аэробную функцию. Во‑вторых, особое строение сердечно-сосудистой системы: обычно у рептилий трёхкамерное сердце, но у варанов оно четырёхкамерное, и есть раздельные круги кровообращения, что приближает их к млекопитающим и птицам.

В-третьих, ряд изменений в хеморецепторной системе (отвечающей за восприятие химических стимулов, например обоняние и вкус): у этих ящериц развит вомероназальный орган (орган Якобса), который усиливает обонятельную чувствительность и позволяет замечать добычу за несколько километров. В-четвертых, произошло усовершенствование свертываемости крови: вараны нашли механизм защиты против яда своих же сородичей. Всего за время исследования был выявлен 201 ген с признаками положительного отбора, многие из которых повлияли на сердечно-сосудистую, энергетическую и хеморецепторную системы варана. Дальнейшие планы включают изучение генов половых хромосом и идентификацию гена — триггера развития по женскому типу у варановых.

Половые хромосомы этого ящера гомологичны 28-й хромосоме курицы или 18-й ящерицы каролинский анолис (это стало известно после сравнения генома варана с родственными видами). У разных групп рептилий разные участки ДНК отвечают за определение пола потомства. Сложность их изучения в том, что половые хромосомы очень маленькие, они плохо собираются, и нужна особая техника для их прочтения. Гены, которые отвечают за пол потомства, до сих пор не определены. Эти рептилии обладают способностью к партеногенезу (однополому размножению) в особых условиях, причём у варанов механизм партеногенетического самовоспроизведения идет по такому способу, что все детёныши оказываются самцами. Это связано с тем, что при мейозе сначала происходит редукция (уменьшение) числа хромосом, а потом слияние их гамет, несущих одинаковую половую хромосому.