Биологи Санкт-Петербургского университета в составе международного коллектива впервые описали геном единственного млекопитающего озера Байкал — байкальской нерпы.
Результаты исследования опубликованы в одном из лучших научных журналов в области генетики Genes. Байкальская нерпа – один из трех видов нерп, живущих в пресной воде, это единственное млекопитающее озера Байкал — самого глубокого озера на планете. В конце прошлого века из-за чумы плотоядных численность нерпы сильно сократилась (до 100 тысяч голов), однако в последние годы она постепенно восстанавливается. Как отмечают ученые, секвенирование генома животного в будущем позволит обеспечить постепенный рост популяции, поскольку гены животного хранят всю информацию об истории отдельных видов и особей. Такой подход поможет учитывать, в каких условиях животные лучше всего выживают.
«Эта идея появилась более десяти лет назад в рамках международного проекта Genome 10K 100к по инициативе тогда работавшего руководителя Центра геномной биоинформатики СПбГУ именпи Ф. Г. Добржанского СПбГУ Стива О’Брайена. Суть проекта заключалась в том, чтобы секвенировать геномы 100 тысяч живых организмов, в их числе оказалась и байкальская нерпа», — рассказала профессор кафедры цитологии и гистологии СПбГУ Алла Лапидус.
Проект затянулся из-за недостатка ресурсов и сложности ДНК байкальской нерпы. Первая версия, разработанная учеными, оказалась лишь набором отдельных фрагментов, упорядочить которые было крайне сложно из-за большого числа повторяющихся участков. Эту проблему удалось решить, используя новый метод Hi-C, что позволило ученым СПбГУ достичь цели и секвенировать геном байкальской нерпы.
«Метод Hi-C позволяет определить последовательности ДНК, которые физически находятся близко друг к другу в клетке. Обладая такой информацией, мы можем упорядочить имеющиеся у нас фрагменты, собрав их в полные хромосомы», — объяснил старший научный сотрудник Центра алгоритмической биотехнологии СПбГУ Михаил Райко.
Благодаря секвенированию генома байкальской нерпы ученые Университета смогли понять ее происхождение и родственные связи, а также генетическое разнообразие популяции — ключевую характеристику для природоохранных видов, к которым относится байкальская нерпа. Так, отсутствие вариабельности, то есть генетического разнообразия, может ставить под угрозу само существование видов.
Еще один важный вопрос, на который в перспективе смогут ответить ученые благодаря данному исследованию – происхождение нерпы. В настоящее время существует теория, что около трех миллионов лет назад нерпа мигрировала с побережий Северного ледовитого океана на юг по рекам. Таким образом она оказалась в Байкале, который позднее оказался отделен от соленых водоемов.
Кроме того, данное исследование позволит ученым сравнить геном байкальской нерпы с другими представителями северной фауны и другими видами нерп, живущих в пресных водоемах, и определить, в какой момент популяции разделились. Подробнее о проведенной работе по секвенированию генома байкальской нерпы читайте в ближайшем номере журнала «Санкт-Петербургский государственный университет».