У акул мутации возникают в 17 раз реже, чем у людей

Важнейшим фактором, определяющим способность вида адаптироваться к меняющимся условиям окружающей среды, является скорость приобретения мутаций. Мало известно о скорости эволюции и способности к адаптации акул — частоту возникновения мутаций чаще всего оценивают у млекопитающих. Авторы нового исследования, опубликованного в Nature Communications, секвенировали геном глазчатой кошачьей акулы (Hemiscyllium ocellatum). Это небольшие животные, которые населяют коралловые рифы. Ученые разводили акул в неволе, что позволило им изучать их как модельный объект, а также анализировать мутации у родителей и потомства. Они показали, что частота появления мутаций в геноме этого животного — одна из самых низких среди позвоночных. Это может по крайней мере частично объяснить низкую заболеваемость раком среди акул.

Исследователи анализировали образцы крови и целые эмбрионы. Для изучения кариотипов они использовали эмбриональные фибробласты, выращенные в культуре. Кариотип глазчатой кошачьей акулы насчитывает 52 аутосомные пары, а также половые хромосомы Х и Y. Общий размер генома составил 4,15 миллиарда пар оснований. Далее они аннотировали белок-кодирующие гены (18 225 генов) и изучили транскриптомные данные акулы.

Анализ геномов пары акул и их потомков выявил четыре мутации, возникшие de novo. Частота возникновения мутаций у акул составила 7*10¹⁰ мутаций на пару оснований на поколение. То есть новорожденная акула несет примерно пять мутаций de novo. В то же время у людей обычно возникают 50–100 de novo мутаций, а ведь у человека геном на 25% меньше, у акул. У H. ocellatum частота возникновения de novo мутаций самая низкая среди известных на данный момент для позвоночных. Соответственно, эффективный размер популяции при такой частоте возникновения мутаций составляет порядка 710 000 особей.

Предположительно, частота возникновения мутаций у акул в 17 раз ниже, чем у людей, и на порядок ниже, чем у млекопитающего с самой медленной эволюцией. Необходимо отметить, что анализ не входят, например, повторы, а ведь репликация областей с повторами чаще идет с ошибками. Авторы работы считают, что низкая частота точечных мутаций у акул может частично объяснить невысокую по сравнению с другими видами встречаемостью у них злокачественных опухолей. Пониженная частота возникновения мутаций может быть связана с общим низким уровнем метаболизма и холоднокровностью.

Мутации в гене родопсина позволяют китовым акулам видеть при низкой освещенности