Как расшифровка генома жемчужных устриц может спасти их

Вирусы наносят вред японским жемчужным устрицам. Сейчас ученые работают над тем, как сделать устриц более устойчивыми к этим заболеваниям.

В Японии жемчужные устрицы ( Pinctada fucata ) являются основным продуктом аквакультуры. Эти драгоценные украшения, получаемые из мельчайших частиц, захваченных внутри моллюсков, используются для изготовления ювелирных изделий по всему миру. Предприниматель, фермер и торговец Кокичи Микимото широко известен тем, что 130 лет назад первым разработал технологию культивирования жемчуга, и это наследие продолжает жить. В 2019 году жемчуг продавался примерно по 5810 долларов (850 000 иен ) за килограмм, и цены резко выросли, поскольку все больше людей стали носить жемчуг.

Однако за последние 20 лет сочетание болезней, вызванных вирусами, и «красных приливов» сильно ударило по индустрии культивированного жемчуга. Производство культивированного жемчуга Японии упало со 150 000 фунтов в начале 1990-х годов до всего лишь 44 092 фунтов сегодня .

Чтобы узнать больше о генетике устриц и в надежде обнаружить более устойчивые штаммы, группа исследователей создала высококачественный геном жемчужной устрицы в масштабе хромосом. Результаты своих исследований команда изложила в статье, опубликованной вчера в журнале DNA Research .

«Очень важно установить геном», — заявил в своем сообщении Такеши Такеучи, научный сотрудник отдела морской геномики Окинавского института науки и технологий (OIST), автор исследования . «Геном — это полный набор генов организма, многие из которых необходимы для выживания. Имея полную последовательность генов, мы можем проводить множество экспериментов и отвечать на вопросы, касающиеся иммунитета и того, как образуются жемчужины».  

Эта работа началась в 2012 году, когда Такеучи и его коллеги опубликовали черновой вариант генома японской жемчужной устрицы. Это был один из первых собранных геномов моллюсков, и за прошедшие 10 лет они продолжили секвенирование генома, чтобы найти более качественную сборку генома в масштабе хромосом.   

Геном устрицы состоит из 14 пар хромосом (всего 28), по одному набору унаследовано от каждого родителя. Две хромосомы каждой пары несут почти идентичные гены, но могут быть и незначительные различия, и разнообразный генофонд способствует их выживанию.  

Как правило, при секвенировании генома эта пара хромосом объединяется. Этот процесс хорошо работает для животных в лабораторных условиях, поскольку у них обычно почти одинаковая генетическая информация между парами хромосом. Однако у диких животных, таких как устрицы, существует больше вариантов генов между парами хромосом, и вся эта изменчивость может привести к потере генетической информации.

В рамках этого исследования команда секвенировала оба набора хромосом, а не объединяла их, возможно, впервые у морских беспозвоночных. Последовательность генома позволила реконструировать все 28 хромосом устрицы и выявить ключевые различия между двумя хромосомами одной пары — хромосомной парой 9. Важно отметить, что многие гены, присутствующие на хромосомной паре 9, были связаны с иммунитетом.

«Обнаружение различных генов на паре хромосом — это важное открытие, поскольку белки, содержащие эти гены, способны распознавать различные типы инфекционных заболеваний», — сказал Такеучи .

По словам Такеучи, при культивировании животных часто встречается штамм с более высокой выживаемостью или производящий более красивые жемчужины. Иногда можно скрещивать двух животных этого штамма, но это приводит к инбридингу и снижению генетического разнообразия. Исследование показало, что это важное генетическое разнообразие значительно снижается после трех последовательных циклов инбридинга.

В таком случае снижение генетического разнообразия в хромосомных областях с генами, связанными с иммунитетом, — например, на хромосоме 9 у жемчужных устриц, — может повлиять на иммунитет устриц. «Важно поддерживать геномное разнообразие в популяциях, выращиваемых в аквакультуре», — добавил Такеучи .

Подобные исследования помогут отрасли лучше предотвращать инбридинг, чтобы иммунная система жемчужных устриц могла противостоять растущей угрозе.

Фото: жемчуг в раковине жемчужной устрицы. Жемчужные устрицы являются важным продуктом в Японии, поскольку они производят прекрасный жемчуг, который пользуется спросом для изготовления ожерелий, сережек и колец. K. MIKIMOTO & CO., LTD, Институт исследований жемчуга

Laura Baisas “How decoding the genome of pearl oysters could save them”

Перевод статьи «How decoding the genome of pearl oysters could save them» автора Laura Baisas, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык