Геномното секвениране хвърля светлина върху еволюцията на преживните животни
L1 Доминита с телето си. Първата крава Херефорд, чийто геном е секвениран. (щракнете върху изображението за уголемяване)
Изследователите съобщиха в списание Science, че са секвенирали генома на говедата и за първи път са показали генетичните характеристики, които отличават говедата от хората и другите бозайници.
Шест години работа, включително международен консорциум, и ето я - първата пълна геномна последователност на преживно животно. Преживните животни се различават по това, че имат четирикамерен стомах с много микроби, живеещи в него, което им позволява да смилат нискокачествен груб фураж, като трева.
„Кравите имат най-пренаредения геном от всички бозайници. Те имат повече транслокации и инверсии (хромозомни фрагменти) от други бозайници, като котки или дори прасета, които са по-близки до кравите, казва Левин.
„Човешките същества имат много запазен геном в сравнение с общия геном на всички плацентарни бозайници, когато се гледа принципната организация.“
Последователността от 29 двойки говежди хромозоми плюс X хромозомата (Y не е изследвана) също предоставя нови знания в областта на еволюцията, както и характеризиране на уникалните характеристики на кравите, които я правят толкова полезна за хората.
Например професор Денис Ларкин от Илинойс е анализирал участъци от хромозоми, които са предразположени към увреждане по време на клетъчна репликация на генома в подготовка за създаване на зародишни клетки. Той показа, че в говеждия геном точките на прекъсване са региони с високи повторения и частични дублирания и също така включват специфични за вида вариации в гените, свързани с лактацията и имунния отговор.
Появата на тези повторения и частични дублирания се обяснява с различни механизми,едно от които е произволното и повтарящо се вмъкване на малки части от генетичен материал, наречени ретротранспозони.
„Има много видове повторения в говеждия геном, които се натрупват с течение на времето“, казва Левин. „Едно от нещата, които открихме, е, че новите повторения смазват старите в зоните на точките на прекъсване, като ги разпадат. Това се виждаше за първи път."
„Повторенията правят много неща. Те могат да променят регулацията на гените. Те могат да направят хромозомата нестабилна и да увеличат шанса тя да се рекомбинира с друга част от несъответстващата хромозома“, казва той.
Люин нарича регионите на точката на прекъсване "горещи точки в еволюцията на генома".
Оттогава ръководството на Lewin доведе до изследване на метаболитните гени от Seongwon Seo, който сега е професор в Националния университет Chungnam в Южна Корея. Тази работа показа, че пет от 1032 гена, които изпълняват метаболитни функции при хората, липсват при кравите или са много сериозно променени. Това предполага някои метаболитни пътища, уникални за кравите, казва Левин.
Тази разлика в метаболизма, заедно с промените в гените, отговорни за възпроизводството, лактацията и имунитета, е голяма част от „това, което прави една крава крава“.
Например, един променен ген, хистатерин, произвежда протеин от краве мляко с антимикробни свойства. Изследователите също така откриха множество копия на гена, кодиращ важния млечен протеин казеин в областта на точките на прекъсване на хромозомите.
„Дешифрираната геномна последователност ще ни позволи да разберем как са настъпили тези промени, как се е формирал четирикамерен стомах при преживните животни, как функционира имунната система на кравите и каквоим дава способността да произвеждат такива огромни количества мляко“, казва Левин.
В тази работа са участвали повече от 300 учени. Капиталът на проекта възлиза на около 53 милиона долара.