Новое исследование Института цитологии и генетики СО РАН раскрывает механизмы общих генетических адаптаций у сельскохозяйственных и диких животных в ответ на экстремальные климатические условия. 
 
Новое совместное исследование Института цитологии и генетики СО РАН и Королевского Ветеринарного Колледжа (Лондон, Великобритания) посвящено генетике адаптации к экстремальным холодным температурам, позволившим самой северной популяции крупного рогатого скота – якутской корове выживать в суровых условиях обитания в Сибири (Якутия). Эта работа, опубликованная в журнале Molecular Biology and Evolution, проливает свет на то, как сельскохозяйственные и дикие животные эволюционируют схожим образом, чтобы адаптироваться к экстремальным условиям окружающей среды.
 
Якутский скот, полная иcтория происхождения которого до сих пор неизвестна, обитает в северных широтах, в том числе и за Полярным кругом. Он способен переносить температуры окружающей среды ниже -70С. Результаты исследования показывают, что якутский скот имеет уникальный генофонд и не скрещивался с другими популяциями крупного рогатого скота, яков, бизонов и других близких видов.
 
Исследование показало, что якутский скот отделился от общего предка европейских пород крупного рогатого скота примерно 5000 лет назад. Это позволило исследователям заключить, что адаптация к обитанию в экстремально холодных условиях Крайнего Севера сформировалась за счет собственного генофонда якутского скота. Тем не менее, было обнаружено, что в геноме якутского скота присутствует большое количество генетических вариантов, которые есть и в геномах пород из Африки и Азии, но отсутствуют у европейских пород крупного рогатого скота.
 
Исследование под руководством профессора Дениса Ларкина из Королевского Ветеринарного Колледжа также показало, что эти генетические варианты скорее всего представляют собой предковые варианты генов, которые были утеряны у европейских пород из-за селекции человеком, направленной на интенсивное производство молока и мяса. Однако сохранение именно этих вариантов позволило якутскому скоту адаптироваться к изменяющимся условиям среды и экстремальному холоду. Это открытие также подразумевает, что эти же генетические варианты могли помочь породам в Азии и Африке адаптироваться и к экстремально жарким условиям обитания.
 
В дополнение к общей генетике с азиатскими и африканскими породами одно эволюционное событие оказалось уникальным только для якутского скота – присутствие у каждого животного кодирующей нуклеотидной замены, которая оказала большой эффект на свойства соответствующего белка. Эта замена отсутствовала у других пород крупного рогатого скота.  Зато точно такая же мутация, вероятно, позволила ряду других видов млекопитающих приобрести способность к гибернации, впадать в оцепенение на холоде, быть холодостойкими и/или глубоко-ныряющими.
 
Сама по себе конвергентная (независимая) эволюция в одной и той же нуклеотидной позиции гена – чрезвычайно редкое явление и до этого исследования была описана только для разных групп животных. Например, у летучих мышей и дельфинов сформировалась одинаковая замена в гене, связанном с со способностью к эхолокации. Как подчеркнул Денис Ларкин:

 
 – Прорывное значение этой работы в том, что теперь мы знаем – конвергентная эволюция на нуклеотидном уровне происходит и у пород животных, созданных человеком. Это означает, что индивидуальные породы могут приобретать новые свойства не характерные для их вида в целом.

 
С учетом большого количества погодных аномалий в связи с изменением климата, это исследование является важным шагом на пути смягчения влияния экстремальных температур на сельское хозяйство. Как отметил участник исследования, ведущий научный сотрудник ИЦиГ СО РАН к.б.н. Николай Юдин:

 
– В России огромные территории имеют низкую среднегодовую температуру. Производство мяса и молока в таких условиях требует выведения местных холодоустойчивых пород. Открытая нами мутация в гене NRAP позволяет сделать первые практические шаги в этом направлении.
 
Интересно, что исследования на человеке и мышах показывают вовлеченность мутаций в гене NRAP в ряд кардиомиопатий, заболеваний при которых меняется способность сердца перекачивать кровь. Денис Ларкин и младший научный сотрудник ИЦиГ СО РАН к.б.н. Андрей Юрченко выдвинули гипотезу, что схожий механизм помогает сердцу холодостойких и глубоко-ныряющих видов животных, позволяя им продолжать эффективно перекачивать кровь и во время холода и на глубине. 

 
korov-AnuOsva.jpeg 
Пресс-служба ИЦиГ СО РАН
​Фото и иллюстрация - Anu Osva

 

Demographic history, adaptation, and NRAP convergent evolution at amino acid residue 100 in the world northernmost cattle from Siberia / Laura Buggiotti, Andrey A Yurchenko, Nikolay S Yudin, Christy J Vander Jagt, Nadezhda V Vorobieva, Mariya A Kusliy, Sergei K Vasiliev, Andrey N Rodionov, Oksana I Boronetskaya, Natalia A Zinovieva, Alexander S Graphodatsky, Hans D Daetwyler, Denis M Larkin // Molecular Biology and Evolution, msab078, https://doi.org/10.1093/molbev/msab078


Источники

Сибирские ученые раскрыли механизм устойчивости скота к морозам
Sibnet.ru, 31/03/2021
В Сибири скоро появится собственная холодостойкая порода крупного рогатого скота
ЧС Инфо (4s-info.ru), 31/03/2021
Сибирские ученые нашли гены "морозоустойчивости" коров
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 31/03/2021
Морозоустойчивые буренки
Академгородок (academcity.org), 31/03/2021
Сделан первый практический шаг к выведению холодоустойчивых пород скота
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук (bionet.nsc.ru), 31/03/2021
Сибирские ученые нашли гены "морозоустойчивости" коров
Ndn.info, 31/03/2021
Ученые выяснили генетические особенности холодоустойчивых пород скота
Наука в Сибири (sbras.info), 31/03/2021
Ученые объяснили, почему сибирским коровам не страшны морозы
Российская газета. СФО (rg.ru), 31/03/2021
Генетики выяснили, что помогает якутским коровам выживать при экстремальных морозах
ТАСС, 31/03/2021
В Сибири скоро появится собственная холодостойкая порода крупного рогатого скота
Портал промышленного скотоводства (korovainfo.ru), 31/03/2021
В Сибири скоро появится собственная холодостойкая порода крупного рогатого скота
Meatinfo.ru, 31/03/2021
В Сибири появится новая холодостойкая порода коров
MediaPotok (potokmedia.ru), 31/03/2021
В Сибири появится новая холодоустойчивая порода крупного рогатого скота
Фураж онлайн (furazh.ru), 31/03/2021
В Сибири появится новая холодоустойчивая порода крупного рогатого скота
SM-News (sm.news), 31/03/2021
Ученые объяснили способность якутских коров выживать в суровых условиях
ИА Regnum, 31/03/2021
Ученые объяснили, почему сибирским коровам не страшны морозы
Life24.pro, 31/03/2021
В Сибири появится собственная новая морозоустойчивая порода крупного рогатого скота
Kursk.com, 31/03/2021
У якутских коров нашли "мутацию морозоустойчивости"
ИА Байкал 24, 31/03/2021
Холодоустойчивая порода КРС ученых Сибири даст много молока и мяса
Fbm (fbm.ru), 31/03/2021
Найдены гены, позволяющие якутским коровам выживать в морозы
National Geographic (nat-geo.ru), 31/03/2021
Уникальный генофонд якутского скота позволяет переносить температуры до -70 градусов
Научная Россия (scientificrussia.ru), 31/03/2021
Ген, позволяющий выживать при экстремальных морозах, выявили у якутского скота
Якутия 24 (yk24.ru), 01/04/2021
Сибирские ученые планируют вывести морозоустойчивую породу коров
Altay-News (altay-news.ru), 01/04/2021
Сибирские ученые планируют вывести морозоустойчивую породу коров
Катунь 24, 01/04/2021
У якутских коров найден позволяющий выживать в морозы ген
Lenta.Ru, 01/04/2021
Морозоустойчивых коров хотят вывести ученые Академгородка | VN.RU - новости Новосибирской области
Все новости Новосибирской области (vn.ru), 01/04/2021
Ученые обнаружили гены, позволяющие якутском скоту выживать в сильные морозы
ПРАЙМ Бир, 01/04/2021
Как якутские коровы выживают в экстремальных условиях?
Годнауки.рф, 01/04/2021
Холодостойкие буренки. Почему якутские коровы не боятся морозов
Радио Sputnik (radiosputnik.ria.ru), 02/04/2021
У якутских коров найден позволяющий выживать в морозы ген
Parastrok.com, 02/04/2021
Морозоустойчивых коров хотят вывести ученые Академгородка
Новости Новосибирска (novosibirsk-news.net), 02/04/2021
Исследование новосибирских ученых позволит выводить устойчивые к морозам породы коров
Экономика сегодня (rueconomics.ru), 04/04/2021
В генах якутских коров нашли африканский след
Наука и жизнь (nkj.ru), 04/04/2021
Новосибирские и британские ученые на пути к выведению холодоустойчивых пород скота
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 03/04/2021
Ученые ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста в составе международного коллектива приняли участие в исследовании демографической истории самого северного в мире скота из Сибири
Подольское ИА (inpodolsk.ru), 02/04/2021
Ученые ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста приняли участие в исследовании демографической истории самого северного в мире скота из Сибири
Местные вести (mestnievesti.ru), 02/04/2021
Генетические особенности якутской коровы феноменальны
Агро XXI (agroxxi.ru), 05/04/2021
В зоне экстремального холода. Найдены гены, позволяющие коровам выживать в морозы
Поиск (poisknews.ru), 05/04/2021

Похожие новости

  • 22/12/2020

    Ученые выяснили, почему коровы не мерзнут

    ​Ученые ФИЦ ИЦиГ СО РАН под руководством профессора Королевского ветеринарного колледжа (Великобритания) Дениса Ларкина уже несколько лет активно изучают генетические факторы устойчивости к холодному климату у исконно российских пород крупного рогатого скота.
    754
  • 02/04/2021

    Ученые отредактировали геном мягкой пшеницы

     Во Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной биотехнологии (участник консорциума Курчатовского геномного центра) совместно с коллегами из ИЦиГ СО РАН и ИБХ РАН с помощью технологии CRISPR/Cas9 впервые в России был отредактирован геном мягкой пшеницы — главной зерновой культуры нашей страны.
    726
  • 03/06/2020

    Ученые вывели пшеницу, которая защищает человека от вирусов

    Омские селекционеры вывели новые сорта цветной пшеницы, которые помогут повысить иммунитет, защитив от болезней и вирусов. И сумели окультурить пырей до уровня многолетней пшеницы. Посеял один раз - и семь лет собирай урожай.
    923
  • 02/12/2020

    ИЦиГ СО РАН заключил соглашение о сотрудничестве с ЭФКО и НГУ

    ​​1 декабря 2020 года было подписано трехстороннее соглашение о сотрудничестве между Институтом цитологии и генетики СО РАН, Новосибирским государственным университетом и компанией «ЭФКО» (крупнейший российский производитель спецжиров и маргарина, также выпускает майонез, растительные масла, кетчупы, молочные и кисломолочные продукты).
    895
  • 29/04/2021

    Новая магистерская программа по генетике и селекции

     ​​Институт цитологии и генетики СО РАН совместно с Новосибирским государственным аграрным университетом запустили новую магистерскую программу по генетике и селекции. ​Видео  
    752
  • 22/03/2021

    Ускоренный отбор. Генетические технологии обеспечивают продовольственную безопасность

    ​ В свое время создание сорта яровой пшеницы «Новосибирская-67» окупило первую очередь строительства Новосибирского Академгородка, как отмечал отец-основатель Сибирского отделения АН СССР академик Михаил Лаврентьев.
    639
  • 03/11/2017

    ​​В ИЦиГ СО РАН прошли переговоры о сотрудничестве с Академией сельскохозяйственных наук Китая

    1 ноября ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН" посетила делегация представителей китайской науки и бизнеса. Главная цель визита - заключение соглашения о сотрудничестве, в рамках которого должны быть созданы два совместных селекционно-семеноводческих центра, один в Новосибирске (на базе ФИЦ ИЦиГ СО РАН), второй - в Пекине (Институт овощеводства и цветоводства).
    2234
  • 17/11/2016

    Продукция селекционеров ИЦиГ СО РАН вызвала интерес на выставке «Дни урожая-2016»

    ​С 9 по 11 ноября 2016 года в МВК "Новосибирск Экспоцентр" в рамках Новосибирского агропродовольственного форума прошло подведение итогов 2016 года для агропромышленного комплекса региона.  В рамках форума также прошел и традиционный праздник - Дни урожая Новосибирской области.
    2060
  • 08/04/2017

    ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН и Алтайский государственный университет подписали соглашение о сотрудничестве

    Документ был подписан во время совместного совещания, прошедшего в ИЦИГ СО РАН, в котором приняла участие большая делегация из Барнаула во главе с ректором АлтГУ Сергеем Землюковым. Открывая совещание, директор ИЦИГ СО РАН академик Николай Колчанов отметил: — Барнаул является нашим ближайшим соседом среди областных центров.
    2748
  • 24/07/2020

    Черную пшеницу и синий ячмень вывели новосибирские генетики

    ​Новосибирские генетики доказали – человеческий гормон меланин содержат многие растения. Более того, представители флоры умеют общаться друг с другом. Статью опубликовали в авторитетном научном журнале, а на экспериментальные поля высадили разноцветный ячмень, который получился в результате генетических изменений.
    1728