Біологи визначили кролячий ген ходіння на передніх лапах

Одна з порід домашніх кроликів відома порушеннями в координації рухів: щоб компенсувати недостатню синхронізацію задніх лапок, кролики при ходьбі повністю піднімають задню частину і пересуваються тільки на передніх. Біологи знайшли ген, який відповідає цьому розладу і показали, що він впливає на формування вставних нейронів у спинному мозку тварин. Роботу опубліковано в

Добре скоординовані рухи кінцівками для тварин - питання життя і смерті (і успішного розмноження). Обробка отримуваної інформації (візуальної, слухової, вестибулярної) і відповідні рухові команди, що посилається нервовою системою, формують походку тварини. Розташована в спинному мозку нейронна мережа - центральний генератор упорядкованої активності - управляє ритмом рухів, активністю м'язів-згиначів і розгиначів, а також координує рухи правих і лівих кінцівок. Багато ссавців можуть змінювати свою походку в залежності від необхідної швидкості і рельєфу, вибираючи ходьбу, рись або галоп. Походка розрізняється у різних видів тварин: хтось пересувається на двох кінцівках, хтось на чотирьох; хтось чергує праві і ліві кінцівки, у когось їхні рухи синхронізовані (наприклад, під час стрибків у зайців або кенгуру).

Дослідники часто цікавляться біомеханікою, морфолофологічними та фізіологічними адаптаціями, які характеризують різні способи пересування у тварин. Однак генетичні та молекулярні механізми, які пояснюють відмінності між рухами окремих особин і представниками різних видів, рідко потрапляють в поле зору вчених.

Серед ссавців кролики та зайці особливо виділяються своїм стрибкоподібним способом пересування. Їх передні лапи згинаються і розгинаються по черзі, а задні - синхронно, разом, з більшою амплітудою, що і дозволяє цим тваринам стрибати. Одна з порід одомашнених кроликів, альфорський стрибун (), відома своїм дивним способом пересування. Коли таким кроликам потрібна невелика швидкість, вони занадто сильно піднімають свої задні лапи. На великій же швидкості задні лапи не синхронізуються, і альфорські стрибуни так і не можуть стрибати. Розлад сильно знижує ефективність пересування, і кролики по-особливому адаптувалися: заради тривалої або більш швидкої ходьби тварини стали піднімати свої задні лапи і ходити тільки на передніх, як акробати. На жаль, це не єдина проблема, з якою стикаються представники породи. Кролики народжуються сліпими через дисплазію сітківки. Фенотип альфорських стрибунів, який включає особливості походки і ураження очей, контролюється однією-єдиною аутосомною рецесивною алеллю (s).

Вчені з Університету Порту і Уппсальського університету під керівництвом Лейва Андерссона (Leif Andersson) вивчили генетичний механізм, що лежить в основі незвичайної походки альфорських стрибунів. Дослідники провели експеримент, який дозволяє визначити генетичні маркери, пов'язані з тим чи іншим мутантним фенотипом. Альфорських стрибунів схрестили з особинами іншої породи і провели повногеномне секвенування другого покоління потомства.

Увагу вчених привернув один ділянку, який був властивий стрибунам, і який, імовірно, повинен був містити шукану мутацію. Ділянку розміром 5,4 мільйонів пар нуклеотидів детально проаналізували на предмет одиничних замін, вставок або видалень нуклеотидів, а також більш великих структурних змін. Виявилося, що мутація в гені призводить до неправильного сплайсингу, тобто неправильного формування зрілої матричної РНК, за якою синтезується відповідний білок. Ця ж ділянка гена виявилася консервативною: його знайшли ще у 70 плацентарних тварин, генетична інформація яких була доступна авторам роботи. Також відомо, що миші з віддаленим геном теж відчувають проблеми з сітківкою і координацією рухів: у них проявляється «качина» походка.

Подальші експерименти показали, що у кроликів з цією мутацією сильно знижено кількість нейронів з білком RORB (порівняно зі здоровими). У мишей з такою ж мутацією RORB відіграє роль у диференціації клітин фоторецепторів у сітківці і певних шарів неокортексу. Автори роботи показали, що у кроликів RORB залучений до процесу диференціації вставочних нейронів у спинному мозку. Ймовірно, це порушення і призводить до поганої координації рухів тварин.

Мутації в одному гені нерідко призводять до несподіваних змін в організмі тварин. Не завжди ці мутації шкідливі: так, заміна одного нуклеотиду допомогла арктичним сапсанам збільшити дальність міграцій, а мутація в єдиному гені зробила мишей розумними і сміливими.