ЕСТЬ ПОЛНЫЙ ГЕНОМ

Реализация проекта заняла три года. Исследования на территории России вели директор ФИЦКИА УрО РАН, член-корреспондент Иван Болотов и ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной экологии и биогеографии ФИЦКИА Илья Вихрев. Часть работ, в ходе которых использовались ультрасовременные секвенаторы ДНК, осуществлялась в Университете Порто (Португалия) под руководством профессора Мануэля Лопеса Лимы.

— Европейская жемчужница — первый пресноводный моллюск из этого семейства, чей геном удалось полностью расшифровать. Более того, это второй в мире крупный пресноводный двустворчатый моллюск с полностью известным геномом. Он содержит 2,4 гигабайта информации. Идентифицировано 35 119 генов, кодирующих разные белки. Это один из крупнейших прорывов мирового уровня в геномике за 2020 год. Часть генов мы уже расшифровали и узнали их функциональные свойства — за какие белки и особенности организма они отвечают, — сообщил Иван Болотов.

Жемчужница ранее была распространена по всей Европе, но сейчас является исчезающим видом в большинстве стран континента. В XVII–XIX веках на севере России и в странах Скандинавии велся промысел жемчужницы в промышленных масштабах: из речного жемчуга изготавливались украшения, он использовался для инкрустации окладов икон и так называемого жемчужного шитья на одежде. К настоящему времени жизнеспособные популяции сохранились в основном на территории Норвегии и РФ (на Кольском полуострове, в Карелии, Архангельской, Ленинградской и Новгородской областях). По подсчетам биологов, на Северо-Западе России до сих пор обитает несколько десятков миллионов жемчужниц, а например, в Австрии, осталось всего около двух тысяч.

Как правило, европейская жемчужница населяет холодные быстротекущие реки. Как отмечает Иван Болотов, глобальное потепление климата вызвало сложности с размножением и воспроизводством холодолюбивого вида. Личинки этих моллюсков развиваются на жабрах лососевых рыб (семги и кумжи). Если вода недостаточно холодная, они теряют способность прикрепляться к жабрам рыбы-хозяина, не могут передвигаться и гибнут из-за теплового шока.

Жемчужницы относятся к древним представителям животного мира. Первые виды появились на Земле около 170 млн лет назад — это современники динозавров. За прошедшее время ряд особенностей жемчужниц (например, форма раковины) практически не изменился. Скорость их генетической эволюции очень медленная.

— Поскольку жемчужницы медленно эволюционируют, значит, они обладают неким механизмом, который обеспечивает стабильность их генома, — рассказывает Иван Болотов. — В геноме в процессе его функционирования могут возникать ошибки наподобие сбоев компьютерной программы, но у жемчужниц есть что-то, что позволяет удалять эти ошибки, стирать их из генетического кода. Порядок генов в митохондриальном геноме жемчужниц за 170 млн лет остался неизменным.

Жемчужница также является животным-долгожителем, причем предельный возраст зависит от климата. Отдельные ее особи на севере могут доживать до 200 лет и более, в то время как на юге — до 40–50 лет.

Расшифрованный геном жемчужницы имеет большое значение для ее сохранения. Работа позволит оценить состояние популяций и дальнейшие шансы на выживание вида.

Кроме того, ученые смогут идентифицировать функциональные гены, отвечающие за долголетие, которые позволяют жемчужнице при определенных условиях регулировать продолжительность жизни в широких пределах. В перспективе эту часть исследования можно спроецировать и на человека. Активирование аналогичных по функциям генов теоретически может послужить делу продления человеческой жизни.

Рукопись, кратко описывающая объем генома и набор генов, некоторые особенности исследования, размещена на сервере препринтов bioRxiv (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.06.413450v1). Работа представлена на рассмотрение в высокоимпактовый журнал DNA Research.