Жабы-альбиносы хуже охотятся

Редактирование генома с помощью CRISPR-Cas-9 систем открыло новые возможности для изучения эффектов отдельных генов. Нокаут конкретного гена позволяет оценить его влияние на фенотип вне связи с другими генами, изменения в которых у диких организмов могут быть ассоциированы друг с другом, например, за счет действия отбора. Кроме того, получение желаемых генотипов в лаборатории дает возможность изучать генетические варианты, крайне редко встречающиеся в природе. Ученые из Германии, Франции и Австралии с помощью генного редактирования исследовали влияние альбинизма на приспособленность у жаб-ага (Bufo marinus).

Жаб — мозаичных альбиносов получили при помощи инъекции CRISPR-Cas в одноклеточные зиготы. CRISPR-конструкция таргетировала ген тирозиназы — фермента, участвующего в синтезе меланина. Нарушения в работе тирозиназы приводят к формированию истинного альбинизма, то есть полного отсутствия меланина в организме. При этом мутация является рецессивной — гетерозиготные особи окрашены.

Затем авторы получили потомство от мозаичных родителей из первого поколения. Пигментация икры жабы в первые часы после оплодотворения отражает материнский генотип, а на четвертый день проявляются эффекты отцовских генов. Все икринки фенотипически белой самки изначально были альбиносными, но у части позднее развилась пигментация благодаря отцовскому гену тирозиназы дикого типа. На стадии головастиков среди потомства было 76,9% гетерозиготных особей с пигментированной кожей и глазами и 23,1% полных альбиносов.

В дальнейших экспериментах авторы оценивали, как влияет альбинизм на рост и выживание особи. Головастиков содержали в аквариумах группами: только пигментированных, только альбиносов или тех и других в соотношении 1:1 (по шесть аквариумов на каждую группу из 12 особей). Авторы не обнаружили значимых различий в темпах роста окрашенных и альбиносных головастиков. Выживаемость также не отличалась в условиях раздельного содержания фенотипов. При совместном содержании альбиносов и нормальных головастиков, однако, альбиносы демонстрировали значимо меньшую выживаемость (p=0,008), а также более ранний метаморфоз (p=0,025).

После метаморфоза жаб сначала в течение недели держали в условиях неограниченного доступа к пище, чтобы оценить темпы роста, затем переносили в один из девяти тестовых загонов, три из которых содержали только животных нормального фенотипа, три — только альбиносов и три — смешанные группы. Альбиносы в группе смешанного фенотипа росли значительно медленнее (p<0,001), уровни выживаемости также были ниже. При раздельном содержании различий между группами не наблюдалось.

Исследователи проверили, насколько успешно жабы с разными фенотипами охотятся на живых термитов. Оказалось, что животные-альбиносы добывают пищу значительно хуже, чем нормально окрашенные. Особенные трудности у альбиносов возникали при слабом освещении. Скорость распознавания добычи между группами не отличалась, но у альбиносов была значимо ниже точность при попытках схватить жертву (p=0,039).

Снижение приспособленности животного, вызванное альбинизмом, обычно связывают с утратой покровительственной окраски и уязвимостью для хищников. Новая работа показала, что жабы-альбиносы в контролируемых условиях «проигрывают» животным с нормальным фенотипом даже в отсутствие других видов. Исследования генноотредактированных животных могут помочь лучше изучить влияние различных генетических вариантов на приспособленность, отмечают авторы.

У цихлид озера Танганьика найден «ген любопытства»