Согласно недавнему исследованию ученых из Института биологии Университета Кампинас в Бразилии, большие различия в размерах среди видов китообразных, включая дельфинов, китов и морских свиней, во многом объясняются активностью определенных участков генов.
Например, синие киты (Balaenoptera musculus) могут достигать гигантских 30 метров (98 футов) в длину, в то время как дельфин-афалина (Tursiops truncatus) обычно не достигает длины более 3,5 метров. Новое исследование не только помогает объяснить эти огромные различия в размерах, но и может способствовать развитию методов лечения рака.
Исследователи изучили последовательность ДНК, которая предшествует части гена, кодирующей белки, называемой промоторной областью. Исследование промоторной области гена NCAPG выявило интригующие взаимоотношения между китообразными.
Более того, вполне возможно, что выявленная регуляторная последовательность может играть роль в управлении любой неконтролируемой пролиферацией клеток у животных, адаптированных к массовому росту.
Китообразные делятся на две четко определенные группы; Mysticeti, к которому относятся все усатые киты, такие как горбатые, и Odontoceti, к которым относятся киты с зубами, как кашалоты, и дельфины. Однако, несмотря на такую четкую эволюционную классификацию, всю группу водных млекопитающих можно разделить и по-другому.
«Мы обнаружили в промоторной области гена NCAPG разделение на особей длиной более или менее 10 метров – гигантов и негигантов», – говорит Фелипе Сильва, первый автор новой статьи и генетик из Института биологии Университета Кампинас в Бразилии.
Предыдущие исследования той же группы показали, что ген NCAPG, по-видимому, благоприятствует эволюции гигантских китообразных. Новые данные о промоторе и кодирующих областях этого гена позволяют предположить, что он играет важную роль в том, что китообразные вырастают до огромных размеров.
Активность гена во многом зависит от промоторной области, которая является своего рода регулятором экспрессии генов. Сильва и его команда обнаружили, что белки, контролирующие размер, были более активны у гигантских китообразных по воле их конкретных промоторов. Напротив, у китообразных длиной менее 10 метров эти же гены действуют как ингибиторы, ограничивающие выработку этих белков и, как следствие, размер животного.
«Наши результаты не меняют эволюционное древо группы, но представляют собой новое доказательство того, что гигантские размеры имеют геномную основу», — говорит генетик Мариана Нери из Института биологии Университета Кампинас в Бразилии.
Белки, регулирующие размер тела, были более активны у гигантских китообразных, что объясняет, почему кашалот (Physeter macrocephalus), который является гигантским, но имеет зубы, более тесно связан с Mysticeti, которые также являются гигантскими, но лишены зубов.
Те же самые гены были ингибиторами у китообразных длиной менее 10 метров, что объясняет генетическую связь между беззубым полосатиком длиной 8,8 метра (Balaenoptera acutorostrata) и другими зубатыми негигантскими китообразными.
«Анализ других генов подтверждает эволюционно сложившиеся группы», — объясняет Нери. «Это означает, что характеристики малых полосатиков и кашалотов, вероятно, являются конвергентными адаптациями — схожими чертами, которые развиваются независимо в отдельных группах разными путями».
Несмотря на ожидание возникновения опухолей у животных с большим количеством клеток, у гигантских китообразных наблюдается исключительно низкая заболеваемость раком.
Затем исследователи проанализировали регуляторные области четырех генов, белково-кодирующие последовательности которых ранее были изучены. Некодирующие последовательности, включающие регуляторные элементы, такие как промоторы и энхансеры, играют роль в координации времени и места экспрессии генов.
«Было важно проанализировать кодирующие и некодирующие части геномов этих китообразных, поскольку оба оказались значимыми для этих признаков, которые, как показал анализ, очень быстро развивались у этих животных», — объясняет Сильва.
Команда предположила, что эти регуляторные регионы могут не только влиять на размер китообразных, но и влиять на их способность подавлять рак.
«У людей тоже есть эти гены, поэтому было бы интересно узнать больше о том, как они подавляют образование опухолей у этих животных», — говорит Нери. «Такие знания могут помочь в разработке будущих методов лечения рака, например, путем активации или ингибирования определенных участков генома».
Спасибо, что читаете «Капитал страны»! Получайте первыми самые важные новости в нашем Telegram-канале или Вступайте в группу в «ВКонтакте» или в «Одноклассниках»