Генетика чернобыльских собак

В апреле 1986 года произошла крупнейшая техногенная радиационная катастрофа — авария на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС). Непосредственные окрестности электростанции, наиболее сильно пострадавшие от аварии, были выделены в зону отчуждения площадью 2600 км². Популяции диких животных в зоне отчуждения резко сократились непосредственно после аварии (в том числе из-за целенаправленного уничтожения домашних животных), но в последующие годы в некоторой степени восстановились. До сих пор популяции крупных млекопитающих в зоне отчуждения были мало затронуты генетическими исследованиями. В новой работе международная группа ученых описала популяционную структуру диких собак данного региона.

В 2017 году, после значительного увеличения популяции диких собак в окрестностях ЧАЭС, была сформирована Инициатива по изучению чернобыльских собак. Были организованы ветеринарные клиники в различных регионах зоны отчуждения. Кроме оказания ветеринарной помощи и стерилизации животных, эти клиники также собирали биологический материал для исследований. Всего с 2017 по 2019 годы были собраны 302 образца. Из них 132 были отобраны в непосредственной близости от ЧАЭС, включая 14 образцов со станции Семиходы, 28 с территории хранилища отработанного топлива ХОЯТ-2 и девять с территории Припяти. Также 154 образца было отобрано на территории Чернобыля и 16 — на территории города Славутич, куда было переселено большое количество работников ЧАЭС. Образцы были проанализированы по набору из 129 497 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP). Генетические дистанции были рассчитаны по принципу идентичности аллелей (indentity by state).

Анализ популяционной структуры показал присутствие географической дифференциации в популяции собак зоны отчуждения. Животные из окрестностей ЧАЭС, Чернобыля и Славутича кластеризовались преимущественно внутри этих регионов, хотя наблюдалась и некоторая доля пересечения. Так, 27 собак из Чернобыля кластеризовались с популяцией ЧАЭС. Внутри кластера ЧАЭС также наблюдалась дифференциация — собаки ХОЯТ-2 тесно группировались друг с другом, собаки Припяти выделялись в отдельную группу. В то же время собаки со станции Семиходы не формировали отдельного кластера и были «интегрированы» в общий генофонд ЧАЭС.

Анализ гетерозиготности показал, что у собак из окрестностей ЧАЭС наблюдается значительно более низкие уровни гетерозиготности по сравнению с собаками Чернобыля. При этом у собак Припяти наблюдается значимое снижение гетерозиготности даже в сравнении с популяцией ЧАЭС.

Для сравнения популяции собак зоны отчуждения с популяциями окружающих регионов ученые привлекли существующие базы данных, включающие 232 свободно размножающихся собаки из разных стран Восточной Европы, Азии и Ближнего востока; 49 свободно размножающихся собак из города Винницы (Украина) и 1324 чистопородных собак, принадлежащих к 162 породам. Анализ методом главных компонент показал, что популяция зоны отчуждения отличается как от породистых, так и от свободно размножающихся популяций окружающих регионов. Когда для каждой особи были установлены три наиболее генетически близких особи (соседа), то у 39 собак из Чернобыля и 35 с территории ЧАЭС хотя бы одна наиболее близкая особь была из другой популяции внутри зоны отчуждения. У всех собак из города Славутич есть хотя бы один ближайший сосед не с территории зоны отчуждения; у большинства были близкие родственники среди породистых собак.

Анализ родства показал присутствие сложных семейных структур на территории зоны отчуждения. Так, 77% собак (233 из 302) имели родителя или потомка в зоне отчуждения. Были выделены 15 семей. Наиболее крупная из них включала более 162 особей. Большинство собак принадлежало к одной из трех крупных семей.

Наконец, ученые установили присутствие чистопородных гаплотипов в популяции собак зоны отчуждения. Среди прочего оказалось, что в популяциях Чернобыля и ЧАЭС стабильно присутствуют гаплотипы группы овчарок на уровне около 9% генома. Это указывает на то, что данный гаплотип является предковым для всей или большей части популяции зоны отчуждения и, предположительно, может быть использован для оценки генетических последствий долгосрочного воздействия радиации. Ученые также установили, что паттерны присутствия чистопородных гаплотипов в популяции зоны отчуждения в большой степени совпадают с таковыми в окружающих регионах.

Таким образом, работа представила первое описание популяционной и генетической структуры крупных млекопитающих на территории Чернобыльской зоны отчуждения. Авторы считают, что популяция чернобыльских собак представляет из себя информативную модель для изучения восстанавливающихся популяций в контексте неблагоприятных условий окружающей среды. 

Типичное поведение пород собак определяют некодирующие генетические варианты