Биологи Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики Уральского отделения РАН (Лавёровский центр, Архангельск) успешно завершили работу в составе международной группы, занимавшейся расшифровкой полного генома исчезающего пресноводного моллюска европейская жемчужница (Margaritifera margaritifera), наделённого редкими биологическими свойствами.
Реализация проекта заняла три года. Исследования на территории России вели директор ФИЦКИА УрО РАН, член-корреспондент РАН Иван Болотов и ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной экологии и биогеографии ФИЦКИА УрО РАН Илья Вихрев. Часть работ, в ходе которых использовались ультрасовременные секвенаторы ДНК, осуществлялась в Университете Порто (Португалия) под руководством профессора Мануэля Лопеса Лимы.
– Европейская жемчужница – первый пресноводный моллюск из этого семейства, чей геном удалось полностью расшифровать. Более того, это второй в мире крупный пресноводный двустворчатый моллюск с полностью известным геномом. Он содержит 2,4 гигабайта информации. Идентифицировано 35 119 генов, кодирующих разные белки. Это один из крупнейших прорывов мирового уровня в геномике за 2020 год. Часть генов мы уже расшифровали и узнали их функциональные свойства – за какие белки и особенности организма они отвечают, – сообщил Иван Болотов.
Жемчужница ранее была распространена по всей Европе, но сейчас является исчезающим видом в большинстве стран континента. В XVII-XIX веках на севере России и в странах Скандинавии вёлся промысел жемчужницы в промышленных масштабах: из речного жемчуга изготавливались украшения, он использовался для инкрустации окладов икон и так называемого жемчужного шитья на одежде. К настоящему времени жизнеспособные популяции сохранились в основном на территории Норвегии и РФ (на Кольском полуострове, в Карелии, Архангельской, Ленинградской и Новгородской областях). По подсчётам биологов, на Северо-Западе России до сих пор обитает несколько десятков миллионов жемчужниц, а, например, в Австрии, осталось всего около двух тысяч.
Как правило, европейская жемчужница населяет холодные быстротекущие реки. Как отмечает Иван Болотов, глобальное потепление климата вызвало сложности с размножением и воспроизводством холодолюбивого вида. Личинки этих моллюсков развиваются на жабрах лососёвых рыб (семги и кумжи). Если вода недостаточно холодная, они теряют способность прикрепляться к жабрам рыбы-хозяина, не могут передвигаться и гибнут из-за теплового шока.
Жемчужницы относятся к древним представителям животного мира. Первые виды появились на Земле около 170 млн лет назад – это современники динозавров. За прошедшее время ряд особенностей жемчужниц (например, форма раковины) практически не изменился. Скорость их генетической эволюции – очень медленная.
– Раз жемчужницы медленно эволюционируют, значит, они обладают неким механизмом, который обеспечивает стабильность их генома, – рассказывает Иван Болотов. – В геноме в процессе его функционирования могут возникать ошибки вроде сбоев компьютерной программы, но у жемчужниц есть что-то, что позволяет удалять эти ошибки, стирать их из генетического кода. Порядок генов в митохондриальном геноме жемчужниц за 170 млн лет остался неизменным.
Жемчужница также является животным-долгожителем, причём предельный возраст зависит от климата. Отдельные её особи на севере могут доживать до 200 лет и более, в то время как на юге – до 40-50 лет.
Расшифрованный геном жемчужницы имеет большое значение для её сохранения. Работа позволит оценить состояние популяций и дальнейшие шансы на выживание вида.
Кроме того, учёные смогут идентифицировать функциональные гены, отвечающие за долголетие, которые позволяют жемчужнице при определённых условиях регулировать продолжительность жизни в широких пределах. В перспективе эту часть исследования \ можно спроецировать и на человека. Активирование аналогичных по функциям генов теоретически может послужить делу продления человеческой жизни.
Рукопись, кратко описывающая объём генома и набор генов, некоторые особенности исследования, размещена на сервере препринтов bioRxiv.
Эта работа представлена на рассмотрение в высокоимпактовый журнал DNA Research.
Жемчужница европейская
Архангельская обл.
