Геномы окапи и жирафа продемонстрировали, как последний заполучил длинную шею

Группа взрослых самцов массайских жирафов – самых крупных представителей жирафов
(фото Doug Cavener).

Жирафы, несомненно, являются одним из самых ярких примеров эволюции. Эти животные могут достигать шести метров в высоту, а их шеи двух метров в длину. Жирафы – самые высокие создания на нашей планете. При этом, благодаря длинным ногам, скошенной назад спине и относительно короткому туловищу, они могут развивать скорость до 60 км/ч, не теряя равновесия.

Но представьте только, какой перепад высот приходится преодолевать голове, когда животное поднимает её вверх от уровня земли (даже у двухметрового человека при разгибании туловища иногда темнеет в глазах). Жирафы при этом не теряют сознание регулярно только потому, что обладают уникальной сердечно-сосудистой системой, в центре которой необычайно сильный насос. Благодаря ему животные способны поддерживать кровяное давление в 2,5 раза большее, чем человек.

Ближайшие родственники жирафов – окапи. Они, впрочем, скорее напоминают зебр, нежели жирафов, и не обладают ни одним из эволюционных преимуществ, которые заполучили длинношеие существа.

Животные разошлись в отдельные ветви на эволюционном древе сравнительно недавно — около 11-12 миллионов лет назад. Их геномы очень похожи. Именно поэтому генетическое сравнение двух видов существ должно было дать ответы на многочисленные вопросы о том, что именно легло в основу формирования физиологических особенностей жирафов.

За дело взялась международная команда исследователей во главе с Дагласом Кавинером (Douglas Cavener) из Университета Пенсильвании (США) и Моррисом Агабой (Morris Agaba) из Африканского института науки и технологии Нельсона Манделы (Танзания).

Учёные сравнили генетический материал от двух представителей самого крупного подвида жирафов — массайского жирафа (Giraffa camelopardalis tippelskirchi) из заповедника Масаи Мара в Кении и зоопарка Нэшвилл, и одного окапи (Okapia johnstoni) из заповедника организации Белый Дуб (White Oak), которая занимается в том числе сохранением редких видов животных. Кроме этого, в исследовании рассматривались (для сравнения) геномы ещё более чем 40 млекопитающих, включая овец, коров и людей.

В итоге у жирафов, в отличие от других млекопитающих, было обнаружено 70 генов, которые характеризуют их уникальные признаки, появившиеся в ходе адаптации. Более половины из них кодируют белки, принимающие участие в регуляции развития скелета, сердечно-сосудистой и нервной систем, то есть именно того, что сделало жирафов жирафами.

Интересно, что некоторые из выделенных генов участвуют в регуляции, как формирования скелета, так и сердечно-сосудистой системы. По мнению доктора Кавинера, это может означать, что небольшое количество мутаций в генах стало движущей силой адаптации жирафа к условиям существования, а именно параллельного увеличения длины шеи и развития сердечно-сосудистой системы.

Авторы работы, результаты которой опубликованы в открытом доступе в журнале Nature Communications, отмечают, что на данном этапе их исследование идентифицирует конкретные гены, связанные с адаптацией жирафа, но не демонстрирует их роли в эволюции животного. Однако учёные планируют проверить эту связь в ближайшее время и даже обещают использовать методы редактирования генов на мышиных моделях.

"В крайнем случае, мы создадим длинношеюю мышь", — шутит Кавинер.

Сегодня