Геном древней породы собак помогает понять эволюцию лучшего друга человека
Международное исследование под руководством учёных из UNSW создало одну из наиболее полных и качественных геномных сборок собаки.
Последовательность генома собаки породы басенджи может оказать большое влияние на понимание эволюции собак, их одомашнивания и генетических заболеваний.
Басенджи, также известная как «нелающая собака», — древняя африканская порода, которая до сих пор живёт и охотится вместе с племенами в Конго.
В исследовании, опубликованном в BMC Genomics, учёные заявляют, что геном басенджи, находящийся у основания генеалогического древа пород собак, служит отличной беспристрастной референсной точкой для будущих сравнений между породами и эволюционного анализа.
«Собака, вероятно, была первым животным, одомашненным человеком, и впоследствии была искусственно отобрана в огромное разнообразие пород разных размеров и форм», — говорит ведущий автор исследования, старший преподаватель геномики и биоинформатики UNSW Сиднея, доктор Ричард Эдвардс.
До этой работы было сложно интерпретировать различия между референсными геномами собак и неодомашненными псовыми, такими как динго, шакалы, койоты, волки и лисы. Крупные изменения могли быть результатом недавнего искусственного отбора при создании конкретной породы, взятой за референс.
«Добавив такой высококачественный геном у основания семейного древа домашних собак, мы предоставили якорную точку для исследований, которые помогут установить время и направление генетических изменений в процессе одомашнивания и последующего разведения», — объясняет доктор Эдвардс.
Геном басенджи отличается от традиционного референсного генома собаки CanFam, который принадлежит высокопроизводной породе — боксёру. Выбор референсного генома может повлиять на результаты будущих генетических исследований собак, изучающих генетические варианты.
«Например, боксёр гораздо ближе к другим мастифам, чем к другим породам. Это может внести смещение в генетические анализы для многих пород. Есть также риск, что породоспецифичные варианты будут плохо или вообще не картироваться на смещённый референс. В принципе, басенджи находится на примерно равном эволюционном расстоянии от большинства современных пород, что делает его менее смещённой основой для сравнений», — говорит доктор Эдвардс.
Эксперт по идентичности и эволюции динго, доктор Кайли Кэрнс, отмечает, что геном басенджи теперь обеспечивает высококачественное сравнение со всеми породами домашних собак.
«Поскольку басенджи — очень древняя порода, они обеспечивают идеальное сравнение с более современными породами для изучения того, как развивались породы, процесса одомашнивания, а также помогают в поиске генов заболеваний», — говорит доктор Кэрнс. — «Этот геном также будет критически важен для сравнений с волками, динго и деревенскими собаками как пример древней домашней породы».
Этот геном может позволить учёным полнее раскрыть эволюционную историю ранних собак и то, как люди сформировали первых собак в современных компаньонов и породы.
«Многие люди не осознают, что большинство пород собак возникли за последние 200–300 лет. Доступ к высококачественному референсному геному древней породы, такой как басенджи, даёт представление о раннем развитии пород и о том, как домашние собаки формировались людьми за последние несколько тысяч лет», — говорит доктор Кэрнс.
Учёные также смогут решить затянувшиеся вопросы об эволюционной истории динго и их родственников в Новой Гвинее, где басенджи выступает промежуточным звеном между неодомашненными динго и по-настоящему современными породами, такими как мопсы, келпи и пудели.
Геном басенджи — один из немногих референсных геномов высокого качества для конкретных пород собак. Первым таким был геном немецкой овчарки по кличке Нала, в создании которого доктор Эдвардс также участвовал в прошлом году.
Для сборки генома басенджи (основанного на образце от самки по кличке Чайна) исследователи объединили три передовые технологии секвенирования генома.
«Более 99% окончательной сборки генома находится в 39 фрагментах, представляющих 39 хромосом собаки. В этих хромосомах всего сто областей с неразрешённой последовательностью — это наименьший показатель среди всех опубликованных на сегодняшний день геномов собак. Это делает его одним из самых качественных геномов собаки, когда-либо созданных», — заявляет доктор Эдвардс.
Исследование также включает ряд интересных примеров, демонстрирующих важность курации и тщательного анализа даже для высококачественных геномов.
«Даже лучшие технологии всё ещё могут ошибаться», — говорит доктор Эдвардс.
Например, митохондриальный геном (отдельный небольшой геном, принадлежащий энергетическим генераторам клетки) на одном из этапов был ошибочно собран в середину одной из хромосом.
«Геномика прошла долгий путь в последние годы, но мы ещё не достигли совершенства. В то же время невозможно вручную просканировать более двух миллиардов букв ДНК на предмет ошибок. Часть исследований в моей лаборатории направлена на поиск улучшенных способов использования компьютеров для помощи в выявлении и исправлении этих ошибок».