 |
|
Зелёная мартышка с детёнышем |
Зелёные мартышки (Chlorocebus) — приматы удивительной судьбы. В то время как ареал большинства обезьян (за исключением человека) сокращается, эти симпатичные существа умудрились его расширить… на Новый свет. С помощью людей, конечно. Лет 200—300 назад мартышек переправили через океан, на острова Карибского бассейна, в качестве домашних питомцев. И сегодня на нескольких островах существуют дикие популяции этих обезьян. А ещё зелёные мартышки не боятся СПИДа: они каким-то образом приспособились к ВИО (вирусу иммунодефицита обезьян) и спокойно живут с ним, в отличие от многих других приматов. Можете представить, какой интерес зелёные мартышки вызывают у специалистов, занимающихся проблемой ВИЧ?
В Nature Genetics опубликованы сразу две статьи международной группы специалистов (в числе которых и российский биоинформатик Василий Раменский), посвящённые генетике зелёных мартышек. В сегодняшнем обзоре — о результатах одной из статей.
Сначала учёные решили оценить генетическое разнообразие столь широко расселившихся обезьян, обитающих в саваннах и лесах по всей Африке, а также — как уже говорилось — на 3-х островах Нового Света: Барбадосе, Невисе и Сент-Китсе. Систематика рода Chlorocebus вызывала споры: согласно одной точке зрения, род включал один-единственный вид с множеством подвидов, другой вариант систематики предполагал 5—6 видов с подвидами в каждом. Чтобы прояснить этот вопрос, учёные проанализировали полные геномы 163 особей Chlorocebus из 9 стран Африки и островов Карибского бассейна. Авторы подчёркивают, что это первое, столь масштабное, полногеномное исследование обезьян. В качестве эталона использовался референсный геном зелёной мартышки с острова Сент-Китс.
В итоге удалось выделить 6 африканских и 2 карибские группы обезьян. В целом, такое деление соответствует классической систематике, разделяющей зелёных мартышек на 6 видов. Карибские обезьяны произошли от западноафриканского вида sabaeus. Кроме того, интересно, что обезьяны Барбадоса отличаются от мартышек островов Невис и Сент-Китс так же сильно, как от своих предков из Гамбии. Значит, на Карибы обезьян заселили дважды — две популяции возникли независимо друг от друга. А популяция Невиса — явно потомки обитателей Сент-Китса (расстояние между островами всего около 4 км).
Генетическое разнообразие внутри каждого вида у мартышек оказалось вдвое шире, чем у людей. Кроме того, учёные обнаружили признаки потока генов между видами, то есть их гибридизации, причём древней, а не современной. Авторы пришли к выводу, что для филогении зелёных мартышек не подходит классическая «древовидная» схема — процесс видообразования имел сетчатый характер.
Сначала учёные решили оценить генетическое разнообразие столь широко расселившихся обезьян, обитающих в саваннах и лесах по всей Африке, а также — как уже говорилось — на 3-х островах Нового Света: Барбадосе, Невисе и Сент-Китсе. Систематика рода Chlorocebus вызывала споры: согласно одной точке зрения, род включал один-единственный вид с множеством подвидов, другой вариант систематики предполагал 5—6 видов с подвидами в каждом. Чтобы прояснить этот вопрос, учёные проанализировали полные геномы 163 особей Chlorocebus из 9 стран Африки и островов Карибского бассейна. Авторы подчёркивают, что это первое, столь масштабное, полногеномное исследование обезьян. В качестве эталона использовался референсный геном зелёной мартышки с острова Сент-Китс.
В итоге удалось выделить 6 африканских и 2 карибские группы обезьян. В целом, такое деление соответствует классической систематике, разделяющей зелёных мартышек на 6 видов. Карибские обезьяны произошли от западноафриканского вида sabaeus. Кроме того, интересно, что обезьяны Барбадоса отличаются от мартышек островов Невис и Сент-Китс так же сильно, как от своих предков из Гамбии. Значит, на Карибы обезьян заселили дважды — две популяции возникли независимо друг от друга. А популяция Невиса — явно потомки обитателей Сент-Китса (расстояние между островами всего около 4 км).
Генетическое разнообразие внутри каждого вида у мартышек оказалось вдвое шире, чем у людей. Кроме того, учёные обнаружили признаки потока генов между видами, то есть их гибридизации, причём древней, а не современной. Авторы пришли к выводу, что для филогении зелёных мартышек не подходит классическая «древовидная» схема — процесс видообразования имел сетчатый характер.
 |
|
Карта распределения видов зелёных мартышек |
Важный момент: родословная штаммов ВИО в целом совпадает с родственными связями зелёных мартышек. Значит, вирус эволюционировал вместе с носителями с момента их разделения на отдельные виды более полумиллиона лет назад.
С помощью статистических методов учёные выяснили, какие гены у разных видов зелёных мартышек подвергались действию естественного отбора (частоты аллелей этих генов менялись слишком быстро, чтобы эти изменения можно было объяснить нейтральной эволюцией). Специалистам удалось найти ряд таких генов. Частично этот список перекрывался с аналогичным, составленным для человека, однако многие гены у мартышек подвергались отбору гораздо более сильному, а перечень этих генов указывает на то, что доминирующим фактором отбора у мартышек были вирусы. В списке оказалось много генов, похожих на те, которые у человека взаимодействуют с ВИЧ.
Поскольку зелёные мартышки спокойно переносят инфицирование ВИО (в отличие, например, от свинохвостых макак), авторы исследования предположили, что среди мартышек шёл отбор на специфические (свои для каждого вида) варианты генов, защищающих носителей от этого вируса.
Далее авторы, сравнивая реакцию организма зелёных мартышек и свинохвостых макак на ВИО, обнаружили, что отбору у мартышек подвергались гены, экспрессия которых существенно возрастала после инфицирования (у макак разница в экспрессии этих же генов до и после заражения была слабой).
Какие же гены попали под самый жёсткий отбор? Таким оказался ген на 6-й хромосоме — его последовательность на 97% совпадает с человеческим геном, который кодирует белок, связанный с репликацией вируса гриппа А. Другой ген — NFIX, играющий ключевую роль в транскрипции полиомавируса у людей и обезьяньего вируса 40 у зелёных мартышек. Эти вирусы обычно безвредны, но при иммунодефиците приводят к заболеваниям у обезьян и человека.
Учёные сделали вывод, что у зелёных мартышек отбор шёл не на усиление борьбы с инфекцией, а на адаптацию к вирусу. Мартышки не сражаются с ВИО, а живут с ним.
По словам авторов статьи, полученные данные будут полезны при разработке антивирусных вакцин и терапии ВИЧ.
Aleksandr Sokolov
Источники: https://www.nature.com/articles/ng.3980
С помощью статистических методов учёные выяснили, какие гены у разных видов зелёных мартышек подвергались действию естественного отбора (частоты аллелей этих генов менялись слишком быстро, чтобы эти изменения можно было объяснить нейтральной эволюцией). Специалистам удалось найти ряд таких генов. Частично этот список перекрывался с аналогичным, составленным для человека, однако многие гены у мартышек подвергались отбору гораздо более сильному, а перечень этих генов указывает на то, что доминирующим фактором отбора у мартышек были вирусы. В списке оказалось много генов, похожих на те, которые у человека взаимодействуют с ВИЧ.
Поскольку зелёные мартышки спокойно переносят инфицирование ВИО (в отличие, например, от свинохвостых макак), авторы исследования предположили, что среди мартышек шёл отбор на специфические (свои для каждого вида) варианты генов, защищающих носителей от этого вируса.
Далее авторы, сравнивая реакцию организма зелёных мартышек и свинохвостых макак на ВИО, обнаружили, что отбору у мартышек подвергались гены, экспрессия которых существенно возрастала после инфицирования (у макак разница в экспрессии этих же генов до и после заражения была слабой).
Какие же гены попали под самый жёсткий отбор? Таким оказался ген на 6-й хромосоме — его последовательность на 97% совпадает с человеческим геном, который кодирует белок, связанный с репликацией вируса гриппа А. Другой ген — NFIX, играющий ключевую роль в транскрипции полиомавируса у людей и обезьяньего вируса 40 у зелёных мартышек. Эти вирусы обычно безвредны, но при иммунодефиците приводят к заболеваниям у обезьян и человека.
Учёные сделали вывод, что у зелёных мартышек отбор шёл не на усиление борьбы с инфекцией, а на адаптацию к вирусу. Мартышки не сражаются с ВИО, а живут с ним.
По словам авторов статьи, полученные данные будут полезны при разработке антивирусных вакцин и терапии ВИЧ.
Aleksandr Sokolov