Статья, опубликованная группой израильских ученых в 2017 году в журнале Nature, посвящена генетической архитектуре родительского поведения у родственных видов мелких грызунов – берегового хомячка Peromyscus polionotus и оленьего хомячка Peromyscus maniculatus. Несмотря на близкое родство, эти виды сильно отличаются по стратегии размножения: береговые хомячки моногамны, и самец принимает участие в уходе за детенышами наравне с самкой, в то время как олений хомячок относится к полигамным видам, и вклад самца в заботу о потомстве у него значительно меньше. При анализе видеозаписей наблюдений за родительским поведением животных в острых экспериментах при перемещении потомства, а также при многодневных наблюдениях ученым удалось формализовать некоторое количество признаков, имеющих отношение к родительскому поведению. В эксперименте дифференциально оценивали время, затраченное самцами и самками обоих видов на возвращение детенышей в гнездо, их укладывание, кормление и чистку шерсти, а также отдельно – на строительство гнезда. Поведенческие эксперименты на чистых видах, а также на гибридах первого и второго поколений показали, что данные количественные признаки родительского поведения являются строго наследуемыми и не зависят от условий, в которых было выращено животное, или от особенностей поведения детенышей.

Поскольку для P. maniculatus известна полная последовательность генома, ученые провели картирование хромосом, а потом проанализировали геномы 769 межвидовых гибридов второго поколения методами ddRAD-seq и MSG – мультиплексного секвенирования низкого разрешения (Multiplex Shortgun Genotyping) для картирования полиморфизмов. Метод анализа локусов количественных признаков (QTL), основанный на регрессии количественного признака на полиморфизм маркеров, позволил выявить в полных геномах исследуемых видов участки хромосом, достоверно связанные с элементами родительского поведения. Исследователи особо отмечают, что при сходных проявлениях признаков у самцов и самок моногамного берегового хомячка генетическая архитектура признаков показала существенные различия между полами – за интенсивность проявления одного и того же регистрируемого количественного признака у самцов и самок отвечают разные локусы, иногда расположенные в разных хромосомах.

Дальнейший детальный анализ генетических основ признака строительства гнезда показал, что среди генов, показавших межвидовые различия при QTL-анализе, 23 гена отличались по уровню экспрессии в медиальной преоптической области и паравентрикулярном ядре гипоталамуса – области мозга, ответственной за строительство гнезда у грызунов. Наибольшие различия показал ген Avp – пептидного нейромедиатора аргинин-вазопрессина. При интрацеребровентрикулярном введении вазопрессин блокировал поведение строительства гнезда у моногамных береговых хомячков, а при искусственном подавлении с помощью Cre-LoxP системы экспрессии гена Avp в специфических нейронах гипоталамуса у мыши строительство гнезда достоверно активировалось.

Таким образом, метод QTL позволил не только выявить кандидатные гены, ответственные за формирование сложных признаков социального поведения, но также показать возможность дифференциальной эволюции генетической архитектуры признака у самцов и самок и роль мутаций не только в рецепторах нейромедиаторов, но и в самих последовательностях сигнальных молекул.

Залогом успешного использования этого метода является подбор адекватных модельных видов, а также формализация сложных количественных признаков для проведения регрессионного анализа.

Рис.1. QTL-картирование признаков родительского поведения. Непараметрическое интервальное картирование регрессии Хали-Кнотта для нормализованных значений признаков более 600 особей поколения F2, где пол – независимая переменная. Пунктирная линия обозначает значение полногеномного пермутационного теста P=0.05 для 1000 пермутаций.

Рис.2. Олений хомячок Peromyscus maniculatus.
Источник – commons.wikimedia.org

Новость подготовила © 2017 Зиневич Л.С.
15.12.2017