11 мая 2023 293

Секретная хромосома певчих птиц: что скрывает генетический элемент, которого нет у других животных?

Группа ученых из Института цитологии и генетики СО РАН, Санкт-Петербургского государственного университета, Новосибирского государственного университета и Сибирского экологического центра сделала необычное открытие в области генетики птиц. Они обнаружили, что некоторые виды певчих птиц имеют дополнительную хромосому в своих половых клетках, которая не присутствует в других клетках организма.

Эта хромосома называется germline-restricted chromosome (GRC) или хромосомой, ограниченной зародышевым путем. Она передается по материнской линии и содержит специфические гены, которые могут влиять на развитие и поведение птиц. Ученые предполагают, что GRC может играть роль в эволюции певчих птиц, а также в адаптации к изменяющимся условиям среды.

Это уникальное явление в мире животных. Мы не знаем ни одного другого примера такой хромосомы в животном царстве. Это может быть связано с особенностями жизненного цикла и поведения певчих птиц, которые часто меняют партнеров и территории. Мы предполагаем, что GRC сформировалась как дополнительная паразитарная микрохромосома у предка певчей птицы около 35 миллионов лет назад и впоследствии претерпела значительные изменения в размере и генетическом содержании, став важным компонентом генома зародышевой линии

— Анна Торгашева, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики птиц ИЦиГ СО РАН.

Однако многое о GRC остается загадкой. Неизвестно, как и когда она возникла, какие функции она выполняет, как она эволюционирует, и какие механизмы регулируют ее наследование. Для ответа на эти вопросы ученые продолжают исследовать GRC у одного из видов певчих птиц — ласточки-береговушки. Они планируют собрать последовательность этой хромосомы, определить ее транскриптор и геномную структуру, а также изучить ее распределение и частоту в популяциях ласточек.

Мы хотим выяснить, какие гены находятся на этой хромосоме, и как они взаимодействуют с другими генами в геноме. Мы также хотим узнать, как эта хромосома передается от матери к птенцам и как это влияет на фенотип птиц

— Алексей Кондрашов, доктор биологических наук, профессор Санкт-Петербургского государственного университета.

Ученые провели всестороннее сравнительное цитогенетическое исследование хромосом зародышевых клеток 24 видов птиц, представляющих восемь отрядов. Чтобы дополнительно изучить степень сохранения GRC между отдельными видами, они последовательно сравнили микрорассеченные зонды GRC четырех видов воробьиных.

Для проведения экспериментов в начале сезона размножения исследователями были отловлены взрослые самцы бледной ласточки, большой синицы, деревенской ласточки, мухоловки-пеструшки, камышевки и черной крачки. Птенцов самок песчаной ласточки, бледной ласточки, деревенской ласточки, большой синицы и европейской мухоловки-пеструшки собирали из гнезд примерно через 3–6 дней после вылупления.

Взрослые самцы зебрового зяблика, гульдового зяблика, бенгальского зяблика, чижа, европейского щегла, полевого жаворонка, сосновой овсянки, евразийского снегиря, обыкновенной канарейки и волнистого попугая были приобретены у коммерческого заводчика. Половозрелые самки зебрового зяблика были предоставлены Ленинградским зоопарком.

Взрослого грача-самца со смертельной травмой в результате ДТП предоставил Центр реабилитации птиц г. Новосибирска.

Работа ученых финансируется Российским фондом фундаментальных исследований и Российским научным фондом. Ее результаты могут быть полезны не только для понимания механизмов эволюции и биоразнообразия птиц, но и для решения прикладных задач в области генетики животных, селекции и охраны природы.