Международная группа ученых под руководством экспертов СПбГУ провела уникальную работу по изучению генома африканского гепарда — хищника, находящегося под угрозой вымирания. Ученые обнаружили, что генетически все гепарды очень близки друг к другу. Это основная причина трудностей с размножением диких кошек и высокой чувствительности животных к самым простым вирусам. В масштабном исследовании приняли участие сотрудники Центра геномной биоинформатики имени Ф. Г. Добржанского Павел Добрынин, Гайк Тамазян, Андрей Юрченко, Ксения Крашенинникова, Сергей Кливер, Алексей Комиссаров, Владимир Брюхин и Стефан О’Брайен.

В ходе работы ученые проанализировали семь геномов гепарда: четыре генома гепарда из Намибии и три из Танзании. Проведя расшифровку геномов, а затем собрав их в целые последовательности (сборка полного генома гепарда была осуществлена впервые!), эксперты установили: по всему геному хищника наблюдается очень низкий уровень генетического разнообразия. По сравнению с другими кошками потеря генетического разнообразия у гепарда составляет 90–99 %.

Для того чтобы определить, почему эти дикие кошки настолько похожи генетически, ученые восстановили демографическую историю популяции. Выяснилось, что резкое снижение генетического разнообразия у гепардов происходило дважды. Первое имело место около 100 тысяч лет назад во время миграции животных из Серной Америки в Азию (через Берингов перешеек) и далее на юг в Африку. Второе — 10–15 тысяч лет назад, когда численность гепардов снова резко сократилась и продолжение рода обеспечивалось близкородственным скрещиванием. Причина второго резкого снижения численности популяции на данный момент доподлинно неизвестна.

В результате исследования ученые также узнали, почему, например, участок кожи, пересаженный с одного гепарда на другого, не отторгается, и установили причину повышенной чувствительности кошек к вирусам. Изучив гены, отвечающие за иммунную систему хищника, эксперты обнаружили, что у гепардов всего несколько аллелей (вариантов) таких генов, в то время как у человека их сотни. Более того, некоторые из таких генов оказались поломанными. Именно поэтому гепарды с легкостью могут воспринимать трансплантаты друг друга, но при этом часто гибнут от вирусов, не несущих смертельной опасности другим представителям семейства кошачьих.

Новые данные, полученные в результате работы международной группы ученых, могут быть успешно применены специалистами по сохранению видов животных и их генетического разнообразия.

«Теперь есть возможность полностью оценить генофонды двух крупных популяций этих диких кошек (в Танзании и в Намибии), — отметил руководитель исследования Павел Добрынин. — Используя полученные нами результаты, организации, занимающиеся сохранением популяции гепардов, смогут, например, определять, нужно ли перемещать животных в более благоприятное с генетической точки зрения окружение, чтобы они давали плодовитое, здоровое потомство».

Изучая возможные причины проблем с размножением хищников, исследователи сравнили 800 генов человека, кошки, собаки и гепарда, связанных с процессом формирования половых клеток. В результате проведенного анализа было выделено 4 гена гепарда, по своей структуре очень сильно отличающихся от тех генов остальных животных и человека, которые отвечают за ту же функцию. Это так называемые кандидатные гены, которые, вероятно, являются ответственными за проблему с размножением гепардов. По словам руководителя исследования Павла Добрынина, в ближайшее время ученые планируют проверить их более тщательно.

Информация опубликована на портале СПбГУ.

Подробнее с результатами исследования можно ознакомиться в журнале: Genome Biology (Genomic Legacy of the African Cheetah [Генетическое наследие африканского гепарда], в журнале: Genome Biology, 2015. 9 декабря).