Выявлены гены, связанные с гигантскими размерами китов

Китообразные — водные млекопитающие, которые эволюционировали из небольших сухопутных предков около 50 млн лет назад. В настоящее время на Земле существуют около 86 видов китообразных. Их разделяют на две группы — зубатые и усатые киты. Некоторые виды китообразных имеют очень большой размер тела. Считается, что это связано с методом их питания.

Размер тела — сложная характеристика, ассоциированная с активностью многих генов. Было описано несколько генов, влияющих на размер (в первую очередь у одомашненных животных), таких как LCORL, NCAPG, PLAG1 и ZFAT. Кроме того, с размерами тела ассоциирована ось гормона роста/инсулиноподобного фактора роста (GH-IGF), в которую входят гены GHSR, IGFBP2, IGFBP7, IGF2 и EGF. Исследователи из Бразилии изучили молекулярную эволюцию девяти генов, связанных с размерами тела, у китообразных.

Авторы сосредоточились на генах GHSR, IGF2, IGFBP2, IGFBP7 и EGF из оси GH-IGF и на генах NCAPG, LCORL, PLAG1 и ZFAT, ассоциированных с размерами тела у парнокопытных. Авторы изучили кодирующие последовательности 19 видов китообразных. Гигантскими считались виды с длиной тела более десяти метров.

Анализ показал, что у усатых китов ген EGF превратился в псевдоген из-за образования нового стоп-кодона. Ранее EGF связывали также с развитием зубов. Авторы предположили, что формирование псевдогена ассоциировано с потерей зубов у усатых китов.

Положительный обор был отмечен для генов GHSR, IGFBP7, PLAG1 и NCAPG. В гене GHSR под влиянием положительного отбора находятся кодоны 243 и 259, а также 211. В этом сайте у кашалота расположен глицин, неполярная аминокислота, тогда как у других животных там находится полярный треонин. Это важно, потому что глицин «разрушает» альфа-спираль. GHSR – эндогенный лиганд, который может стимулировать выработку гормона роста, повышающего аппетит и регулирующего вес, энергетический метаболизм и накопление жира. Он ассоциирован с увеличением размера у крупного рогатого скота, овец и свиней. У этих животных повышение размера тела связывают с изменениями в нескольких сайтах, которые не наблюдались у гигантских китообразных.

Ген IGFBP7 отвечает за существование инсулиноподобных факторов роста. IGFBP7 также является онкосупрессором. Было показано, что чем больше индекс массы тела, тем выше экспрессия IGFBP7. Сайт 278 находится под действием положительного отбора. В этом сайте у синего кита произошла потеря кодонов, а у серого кита там находится неполярный метионин вместо полярного глутамата, характерного для других животных.

Ген NCAPG ассоциирован с размером тела и набором веса у крупного рогатого скота, лошадей, ослов, свиней, людей и куриц. Под действием положительного отбора находятся несколько сайтов. Ген PLAG1 связан с ростом у крупного рогатого скота, свиней и овец. Он играет важную роль в транскрипционной регуляции факторов роста, таких как IGF2.

Теоретически, гигантский размер тела должен иметь определенные последствия, такие как увеличение риска развития рака. Китообразные живут долго, что тоже обычно повышает риск. Однако у гигантских животных риск развития рака ниже, чем у небольших животных (парадокс Пето). Скорее всего, у китообразных подвержены естественной селекции не только гены, регулирующие рост, но и контролирующие потенциально неблагоприятные аспекты гигантизма.

Парадокс Пето подтвердили на животных из зоопарка