Международная группа биологов впервые расшифровала геном змей. Первыми двумя видами змей, чью ДНК удалось прочитать, стали королевская кобра и темный тигровый питон. Подробности со ссылкой на публикации с описанием генетических особенностей питона и кобры в Proceedings of the National Academy of Sciences приводит ScienceNow.
Ученые из Великобритании, Канады, Китая, Колумбии, Нидерландов и США расшифровали геном темного тигрового питона, Python molurus bivittatus. Группа из Австралии, Великобритании, Испании, Канады, Нидерландов, Сингапура, США и Франции (частично она пересекалась с предыдущей, некоторые авторы подписали обе работы) изучила ДНК королевской кобры, Ophiophagus hannah. И то, и другое исследование стало первым прочтением генома змей.
По словам ученых, главным результатом стало определение тех молекулярных механизмов, которые отвечают за уникальные особенности разных змей. Темный тигровый питон был выбран в качестве объекта исследования потому, что его обмен веществ способен радикально перестраиваться в момент поглощения добычи. Предыдущие данные свидетельствовали об ускорении метаболизма в сорок раз и о двукратном увеличении объема почек и печени за трое суток после приема пищи. Королевская же кобра привлекла внимание биологов за счет своего яда. У обеих змей не только анализировали последовательность ДНК, но и изучали локальные особенности работы тех или иных генов в различных органах и тканях.
Изучение работы генов в организме питона показало, что за двое суток после заглатывания добычи меняется работа примерно половины всех генов. Это продиктовано необходимостью переварить пищу и усвоить питательные вещества; при отсутствии добычи питон может голодать значительное время, вплоть до нескольких месяцев.
Исследование генома кобры помогло определить ответственные за синтез яда гены и вдобавок выяснило то, что две выделяющие яд железы несут разную функцию. Одна из желез синтезирует смесь токсичных пептидов, а вторая, строго говоря, производит не яд, а смесь лектинов, белков, которые способны избирательно связываться с определенными углеводами. Многие змеи, как было известно ранее, производят лектины в составе яда, но у кобры, по мнению авторов новой работы, эти вещества играют какую-то вспомогательную роль. Возможно, говорит Николас Кейсвел, один из исследователей, эти лектины усиливают активность яда: однако эта гипотеза еще не проверена.
Биологи подчеркнули, что анализ данных о геноме змей позволяет лучше понять эволюцию позвоночных животных и эволюционное происхождение ядовитых видов. Змеи, как указывается в обеих работах, далеко ушли от других позвоночных и многие их гены стали выполнять новые функции. Например, синтез токсинов кобры регулируется генетической системой, которая аналогична той, которую другие животные используют для регулирования работы поджелудочной железы.
Массовое исследование геномов разных видов стало возможно после радикального, на много порядков, удешевления чтения ДНК. Первый геном человека был прочитан вчерне в 2000 году, а окончательно представлен только в 2003, десять лет назад. Тогда это стоило несколько миллиардов долларов (если говорить о государственном проекте, Крег Вентер справился за сумму в 300 миллионов) и прочтение генома утконоса или использование секвенирования ДНК для быстрой диагностики наследственных заболеваний было практически невозможно. За прошедшее с тех пор время стоимость одного прочитанного генома упала примерно до тысячи долларов, поэтому теперь при столкновении с малоизученным видом ученые могут позволить себе проанализировать его геном и уже на основе этих данных разбираться в деталях биохимии и физиологии животного.