Генетики обнаружили на X-хромосоме кошачьих «горячую точку» эволюции

Кошачьи — это семейство своеобразных хищных зверей, которые широко распространены по всему земном шару. Разные виды диких кошек (и единственный вид домашней) сильно отличаются друг от друга повадками, строением тела, социальными взаимодействиями особей и так далее.

В то же время их геномы (а точнее структура хромосом) различаются слабо. Даже хромосомы льва и домашней кошки очень близки, при том что внешне эти животные так непохожи. Дело в том, что в ходе эволюции геномы кошачьих меняются крайне медленно. Они гораздо менее пластичны, чем у других групп млекопитающих (например, приматов). У тех перестройки генома происходят примерно в семь раз чаще: хромосомы удваиваются, обмениваются фрагментами, меняются в размере и так далее.

Авторы новой статьи в журнале Nature Genetics решили поподробнее узнать, почему хромосомы кошачьих настолько консервативны, а заодно и о других особенностях их геномов. Ученые рассмотрели несколько видов и использовали новый метод, который позволяет проследить передачу ДНК потомству от конкретного родителя.

Оказалось, что на фоне стабильного кошачьего генома выделяется один участок с огромной скоростью мутаций. Это так называемая область DXZ4, которая располагается в центральной части половой X-хромосомы — она мутирует на 99,5 процента быстрее, чем геном в среднем. Авторы выяснили, что DXZ4 работает в качестве своего рода «горячей точки» эволюции, которая помогает кошачьим успешно образовывать новые виды. Для этого они рассмотрели расхождение двух близких кошек — домашней Felis catus и камышового кота Felis chaus.

Также ученые обратили внимание на гены, задействованные в обонянии кошачьих. Кошки — активные хищники, которые постоянно используют свой чувствительный нос на охоте. В то же время у кошачьих оказались и существенные различия, например между двумя крупными хищниками — львами и тиграми. Оказалось, львы Panthera leo имеют меньше обонятельных генов, нужных для улавливания феромонов, чем, например, тигры Panthera tigris. Это связано с тем, что первые живут прайдами и всегда держатся рядом с особями своего вида, тогда как вторые — одиночки, которым необходимо находить друг друга по запаху.

Помимо этого тигры располагают генами, позволяющими узнавать много других запахов, это связано с их территориальным поведением и обширными «угодьями». Кошка-рыболов Prionailurus viverrinus, в свою очередь, лучше всех различает запахи рыбы, а вот домашняя кошка растеряла многие «обонятельные гены» из-за жизни рядом с человеком.

Это исследование помогает лучше понять, как устроены геномы грациозных диких хищников, а также всеобщих любимцев — домашних кошек. Результат может быть полезен для объяснения различий в поведении кошачьих и улучшения способов защиты диких популяций, а также для лечения зверей.