Все новости

Гены объяснили выносливость «комодских крокодилов». А также их уникальное для рептилий тонкое обоняние

Ученые расшифровали геном самых крупных ящериц планеты — комодских варанов, которых жители индонезийских островов называют «наземными крокодилами». Исследователи смогли выяснить, как гены позволили этим животным обрести свои эволюционные преимущества — в частности, эффективный обмен веществ и хорошие обонятельные рецепторы.
Комодский варан Dane Jorgensen / Shutterstock
Описание
Комодский варан
© Dane Jorgensen / Shutterstock

Комодские вараны (Varanus komodoensis) принадлежат к семейству варанов и примечательны по многим причинам. Во-первых, по своему размеру — взрослая особь может достигать трех метров вместе с полутораметровым хвостом, одним ударом которого варан может переломать ноги собаке. Во-вторых, это хищники, стоящие на вершине пищевой цепочки и важный компонент экосистемы нескольких индонезийских островов. В-третьих, они могут разгоняться до скорости 20 км/ч, очень эффективно используя кислородное дыхание.

У биологов уже довольно много данных о том, как устроены геномы различных видов животных, но варанов среди них нет. Процедура чтения генома обеспечивает полный перечень тех биомолекул, которые организм использует в своей жизни, а также позволяет делать выводы о его происхождении (если можно сравнить ДНК нескольких видов, то можно выяснить, когда жили их общие предки). Сегодня это один из важнейших методов в арсенале биологов. 

В новой статье для Nature Ecology & Evolution группа американских биологов представила результаты секвенирования (чтения и последующей сборки полученных последовательностей) ДНК двух комодских варанов из зоопарка в Атланте (США). Как и у всех сложных организмов, геном варана разделен на отдельные фрагменты, хромосомы. Когда в ходе секвенирования ее дополнительно разрезают на меньшие цепочки, то многие простые методы чтения генома не позволяют понять, где какой ген расположен. В ряде случаев, например во многих медицинских исследованиях, это неважно, однако авторы работы хотели получить не просто перечень генов, но и данные об их расположении. 

Читайте также: Беги, игуана, беги. Как устроена гонка на выживание между ящерицами и змеями на Галапагосах

Исследование показало, что у комодских варанов есть ряд генов, отвечающих за аэробный, то есть протекающий при участии кислорода, обмен веществ, и он подобен аналогичным генам теплокровных животных. Интересно, что обычно у рептилий эти обменные процессы не играют важной роли и поэтому они отчасти не могут поддерживать постоянную температуру тела. 

Но комодские вараны давно уже не совсем типичные холоднокровные. Они могут длительное время быстро передвигаться (что говорит о достаточно эффективном использовании запасов энергии), а по ночам не сразу остывать до температуры окружающей среды. В последнем им отчасти помогает внушительный размер, но и гены, как продемонстрировали ученые, тоже важны. Комодские вараны отличаются, в частности, генами, которые отвечают за работу митохондрий. Именно в митохондриях клетки окисляют органические соединения; именно митохондрий больше всего в клетках мышц и сердца, то есть тех органов, на которые приходится основная нагрузка во время быстрых движений.

Кроме генов, связанных с физической активностью, ученые выделили у комодских варанов гены, ответственные за различные обонятельные рецепторы. Это объясняет способность ящериц чувствовать запах добычи за несколько километров. Исследователи уже установили, что у варанов часть этих генов отличается от аналогов, которые есть в геноме иных рептилий. 

Сопоставление полученных данных с данными об иных организмах должно, как заявляют авторы, стать основным результатом проекта по секвенированию ДНК комодского варана. В частности, биологи рассчитывают лучше понять эволюцию сердца, которое у ящериц состоит из трех камер, а у млекопитающих — из четырех. Данные о геномах разных животных позволят выяснить, как двигалась эволюция, а это важно и с фундаментальной, и с практической точек зрения. 

 Алексей Тимошенко