Адаптация тибетских мастифов к высоте объяснена строением их гемоглобина

Тибетский мастиф — очень большая собака. Сотни лет он помогал пастухам охранять отары овец от волков. А происходило это на большой высоте, порядка пяти километров. Обычные собаки там чувствуют себя плохо и долго не живут, а мастифу эти суровые условия — дом родной.

Собака достигает веса 80 килограммов, что делает ее одним из самых крупных представителей своего вида. Густая длинная шерсть позволяет мастифу круглый год жить на свежем воздухе, обходясь без конуры даже в самую суровую погоду. Но самым примечательным свойством породы является способность жить на большой высоте, при заметно разреженном воздухе.

Предыдущие исследования показали, что мастиф скрещивался с тибетским волком (Canis lupus laniger), который живет в высокогорьях десятки тысяч лет и успел адаптироваться к местным условиям.

В университете Небраски-Линкольна Джей Сторс (Jay Storz), Тони Синьоре (Tony Signore) и их коллеги решили, что это скрещивание могло повлиять на строение гемоглобина — белка, переносящего кислород в животном организме. Гемоглобин мастифа работает в полтора раза эффективнее, чем у собак других пород, выведенных в горах.

Исследователи выяснили, что гемоглобин тибетского мастифа отличается двумя аминокислотами, которые отсутствуют у всех остальных собак, но есть у тибетского волка.

Изготовив и протестировав образцы гемоглобинов, которые содержали обе аминокислотные мутации, либо только одну или другую из них, команда обнаружила, что повышение «емкости» гемоглобина достигается только при одновременном наличии обеих мутаций. Если одна из них отсутствовала, гемоглобин работал так же, как у других пород собак.

Мутации обусловлены генами, которые тибетский волк передал мастифу при скрещивании. Новое исследование предполагает, что сам нужный сегмент гена произошел от неактивного гена — так называемого псевдогена — который дремал в ДНК волка, вероятно, в течение тысяч лет. В какой-то момент сегмент псевдогена, кодирующий обе мутации, был скопирован и вставлен не по адресу — в соответствующий сегмент похожего, но активного гена, который затем переформатировал гемоглобин тибетского волка.

Если бы это изменение ДНК произошло на равнине, оно оказалось бы бесполезным, а то и вредным. Но волки к тому времени жили в горах, там «апгрейд» гемоглобина оказался как нельзя более уместен.

На этом месте хочется спросить, какой из предков оставил тибетскому волку в наследство этот спящий ген, когда это произошло и на что животное было похоже. Можно надеяться, что последующие исследования приоткроют нам эту тайну.

С подробностями нынешнего исследования можно ознакомиться в статье, опубликованной в Molecular Biology and Evolution.