Визначено послідовність геному антарктичної крижаної риби

Багатонаціональна група дослідників успішно визначила послідовність геному антарктичної крижаної риби - крокодилової білокровки (Chaenocephalus aceratus), які еволюціонували протягом останніх 77 мільйонів років, щоб вижити в екстремальних антарктичних температурах.

Антарктичні крижані риби є членами сімейства Channichthyidae.

Ці «білокрові» істоти живуть у найхолоднішому морському середовищі Землі і є єдиними хребетними, у яких відсутні функціональні еритроцити і функціональні гени гемоглобіна.Подібне явище пояснюється адаптацією до суворих умов Антарктики і негативної температури води в Південному океані, близької до точки замерзання.

Кров крижаної риби переносить кисень виключно у фізичному розчині, в результаті чого здатність переносити кисень на одиницю обсягу крові становить менше 10% від обсягу крові у близькородинних антарктичних нототеніоїдних риб.

Чорноперою крижаної риби, поряд з 5 іншими видами серед 25 визнаних видів крижаних риб, також не вистачає зв'язуючих кисень білків, званих міоглобінами.

У крижаних риб розвивалися механізми, які, мабуть, компенсують втрату цих кисневих білків, у тому числі величезні серця зі збільшеним об'ємом порівняно з розміром тіла, поліпшеними судинними системами і змінами щільності і морфології мітохондрій.

"У людини такі риси зазвичай сигналізують про хворобу. Ці пристосування, однак, допомагають рибі вижити ", - сказав професор Орегонського університету Джон Постлетвейт, один з провідних авторів дослідження.

Популяції крижаної риби вперше з'явилися наприкінці пліоцену після того, як температура поверхні Антарктиди впала на 2,5 градуса за Цельсієм. Близько 77 мільйонів років тому вони відійшли від лінії своїх загальних предків, а потім розробили фенотипи, які були краще пристосовані до холоду.

Щоб допомогти дослідити геномну основу цих екстремальних еволюційних адаптацій, вчені секвенували геном крижаною чорноперою риби. Вони зібрали екземпляри риб з різних глибин.

Поряд з геномною ДНК, РНК була витягнута з 12 тканин - мозку, ока, жабри, серця, кишечника, нирок, печінки, м'язів, яєчників, шкіри, селезінки і шлунка - щоб зрозуміти, які гени використовує кожен орган. Вчені нанесли на карту 30 773 кодуючих білок гена і те, як вони локалізуються вздовж хромосом.

«У крижаній рибі та інших нототеніоїдних рибах відбулася зміна генів, в результаті якої були отримані антифризні білки, що допомагають їм вижити - адаптація, виявлена в 1970-х роках» - кажуть вчені.

Геномна збірка і карта зв'язків виявляють чудову стабільність вмісту 24 хромосом серед костистих риб, включаючи медаку (японську рисову рибу), європейського морського окуня і чорноперу крижану рибу, що охоплює 110 мільйонів років, особливо в порівнянні з хромосомними змінами у ссавців за той же період часу.

Найбільша розбіжність стосувалася генів крижаної риби і морського окуня, що свідчить про зміни від холоду.

«Наші результати показують, що число генів, які беруть участь у захисті від пошкодження крижаною водою, включаючи гени, що кодують антифризні глікопротеїни, сильно розширено в геномі крижаної риби», - кажуть дослідники.