Учёные приоткрыли тайны генома устрицы

Тихоокеанская устрица (Crassostrea gigas) стала первым моллюском, для которого была составлена подробная карта генома

Тихоокеанская устрица (Crassostrea gigas) стала первым моллюском, для которого была составлена подробная карта генома
(фото Daniel Schwen/Wikipedia).

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.