На высоте 5000 метров в Гималаях обитает немало животных: кроме сурков там водятся яки, антилопы и мастифы. Однако приспособления к холоду и кислородному голоду у них разные. Например, из них только сурки впадают в спячку и подходят к этому крайне ответственно: роют норы десятиметровой глубины и проводят в них по полгода. В поисках рецептов выживания зимой ученые отсеквенировали геномы гималайских сурков (Marmota himalayana), живущих на разных высотах, и сравнили их с геномами других видов сурков. Кроме того, они проанализировали транскриптомы (РНК-копии генов) клеток печени и мозга сурков и выделили гены, которые зимой, во время спячки, работают активнее, чем летом.
Выяснилось, что гены, отличающие сурков-горцев от их собратьев, живущих в более теплых условиях, и более дальних родственников (других видов сурков), отвечают, собственно, за процессы, которые активны во время спячки. Это означает, что за приспособление к экстремальным условиям отвечают именно особенности зимнего сна. Иными словами, многие грызуны спят, но некоторые — особенно тщательно и аккуратно.
Среди генов, отличающих гималайских сурков от прочих, можно выделить несколько групп. Первая — обмен веществ: зимой животные переключаются на расщепление жирных кислот как единственного источника пищи. Вторая — подавление циркадных ритмов: при низком уровне кислорода нужно поддерживать слабую интенсивность обмена веществ, особенно во время спячки. Третья — гены, связанные с работой противосвертывающей системы крови. Зимой кровь становится более вязкой и движется медленнее, поэтому гены свертывания работают слабо, чтобы не образовывались тромбы. Четвертая группа специализируется на защите мозга от стрессовых факторов. У высокогорных животных приторможены процессы роста сосудов для экономии ресурсов и страховки мозга от окислительного стресса. А еще у гималайских сурков стволовые клетки мозга активнее, чем у сурков, живущих в тепле: клетки экспрессируют больше генов плюрипотентности и потому лучше готовы к активному делению, если мозг повредится в заморозки.
В дальнейших планах у исследователей не только уточнить геном сурков, но и разобраться с их иммунитетом. Известно, например, что сурки часто болеют вирусным гепатитом и чумой и могут передавать их людям.
Полина Лосева
