Международная группа исследователей из Китая, Японии, США и Южной Кореи, возглавляемая Институтом океанологии китайской академии наук (IOCAS) и Пекинским институтом геномики (BGI) завершила расшифровку генома тихоокеанской устрицы (Crassostrea gigas).
Этот моллюск стал первым в своём типе, для кого была составлена подробная карта генома. Исследователи надеются, что их кропотливая работа прольёт свет на богатое видами, но малоизученное семейство устриц.
В отличие от многих млекопитающих и социальных насекомых устрицам наравне со многими другими видами морских беспозвоночных свойственны гетерозиготность и полиморфизм. То есть разнообразие их генов огромно и это создаёт большие сложности для расшифровки и понимания наследственной информации этих существ.
Для решения этой задачи генетики использовали комплексный подход, включающий традиционное секвенирование генома и прочие современные методы.
После обработки всех данных полный объём информации, записанной в ДНК тихоокеанской устрицы, занял около 559 мегабайтов. В общей сложности генетики выделили 28 тысяч генов.
Для сравнения: геном человека занимает около 750 мегабайтов памяти и насчитывает, по последним оценкам, также около 28 тысяч генов.
Исследователи обнаружили множество уникальных особенностей в геноме устриц.
Учёным также удалось разгадать тайну уникальной адаптации этих двустворчатых моллюсков к суровым природным условиям. Устрицы часто селятся в приливно-отливной зоне. Такое "место жительства" вынуждает моллюсков адаптироваться к длительному отсутствию воды и палящему солнцу.
Исследователи обнаружили обширный набор генов, ответственных за адаптацию устриц. Они позволяют моллюскам справляться с экологическими стрессами, такими как колебания температуры, изменение солёности, открытый воздух и присутствие тяжёлых металлов.
В частности, у устриц широко представлено в организме семейство белков теплового шока. При высоких температурах окружающей среды их выработка в организме увеличивается, что позволяет обитателям прибрежных зон спокойно выдерживать открытые солнечные лучи во время отливов.
Ещё одним открытием стало то, что у устриц разрушен кластер так называемых гомеобоксных генов, которые контролируют образование сегментов тела в процессе развития животного. У большинства живых организмов эти образования сохранены, у устриц же отсутствуют некоторые из генов.
Кроме того, генетики обнаружили, что в пищеварительной железе устриц происходит экспрессия множества генов (преобразование генетической информации в функциональный продукт – белок или РНК), ответственных за иммунный ответ. Этот факт свидетельствует о том, что пищеварительная система устриц является важнейшим первичным барьером защитной системы организма на пути патогенных организмов.
Важной частью исследования стало изучение процессов образования раковины устриц.
Внешняя оболочка для сидячего моллюска – это надёжная защита от хищников и высыхания. Расшифровка генома позволила предположить две модели формирования раковины, но обе они пока нуждаются в дополнительной проработке.
Учёные идентифицировали 259 различных белков, участвующих в формировании раковины моллюска, и обнаружили, что механизм этого процесса более сложен, чем считалось ранее.
Добавим, что комплексный подход к расшифровке генома тихоокеанской устрицы открыл новый путь к изучения геномов с высоким полиморфизмом и гетерозиготностью.
"Наше исследование позволяет не только более полно разобраться в эволюционных механизмах адаптации и особенностях организма конкретного моллюска, но и по-новому взглянуть на весь надтип спиральных (lophotrochozoa) который объединяет моллюсков, червей и других беспозвоночных", — заключает ведущий исследователь проекта Сяодун Фан (Xiaodong Fang) из Пекинского института геномики.
В статье, вышедшей в журнале Nature, учёные отмечают, что добыча устриц составляет около 50% от мирового промысла моллюсков. Во многих странах активно развиваются технологии их искусственного воспроизводства с целью получения деликатесной продукции. Поэтому генетический анализ, который даёт понимание тонких процессов и особенностей физиологии животных, является одной из приоритетных задач развивающейся отрасли.
