Ученые выяснили, почему куры такие разные
Дикие красные джунглевые куры, обитающие в Юго-Восточной Азии, выглядят довольно однотипно — их оперение лишено яркого разнообразия. Однако их одомашненные потомки показывают поистине впечатляющий спектр цветов: от глубокого черного и ослепительно-белого до пестрого, рыжего и множества промежуточных вариаций. Такой контраст давно интриговал ученых, и теперь группа специалистов из Техасского университета A&M нашла ему объяснение. Работа опубликована в журнале PNAS.
Ген цвета
В центре внимания оказался ген MC1R, который управляет синтезом пигментов у позвоночных. У кур его эволюция протекала ускоренными темпами: различные мутации не просто возникали, но и активно объединялись в новые конфигурации благодаря механизму обмена короткими участками ДНК. Чтобы детально проследить эти изменения, ученые проанализировали генетические последовательности более 10 000 особей — как диких, так и домашних (почти 400 пород). Ранее мы рассказывали про интересные факты о курах.
Неожиданные мутации
Результаты оказались неожиданными. Вместо классической модели «одна мутация — один цвет» исследователи обнаружили 18 различных вариантов гена, сформированных всего лишь девятью распространенными мутациями. Ключевым механизмом, породившим такое изобилие, стала генная конверсия — процесс, при котором короткие фрагменты ДНК копируются и переносятся между версиями одного гена. Так мутации, возникшие независимо, объединялись, создавая новые комбинации, и «один плюс один» давало не два, а четыре возможных варианта.
Генетический «микс» запустился уже после одомашнивания кур, примерно 10 000 лет назад, что по меркам эволюции чрезвычайно мало. Благодаря перетасовке уже имеющихся мутаций, а не ожиданию новых, изменение внешности пошло гораздо быстрее.
Куриное разнообразие
Лабораторные эксперименты показали, что разные варианты MC1R по-разному влияют на работу рецептора. Одни мутации словно заклинивают его в активном положении, провоцируя выработку черного пигмента — именно с ними связаны самые темные окрасы, например, березовый или расширенный черный. Другие, напротив, ослабляют сигнал или нарушают взаимодействие с белками-партнерами, что ведет к более светлым оттенкам: пшеничному, лютиковому или коричневому. Причем некоторые варианты несут сразу несколько таких изменений, и итоговый цвет определяется их совокупным эффектом.
Особый интерес представляет влияние MC1R на белое оперение. Хотя сам ген не является непосредственной причиной белого цвета (за него отвечают другие гены), он может выступать в роли модификатора, усиливая или ослабляя проявление белизны в зависимости от того, с какой формой MC1R сочетается тот или иной «белый» ген.
Открытие имеет практическое значение для селекционеров, но главный вывод гораздо шире: механизм генной конверсии может быть широко распространен в животном мире. Ученые намерены выяснить, насколько часто подобная «перетасовка» ДНК встречается у других видов и в каких участках генома она происходит, что позволит по-новому взглянуть на скорость эволюционных изменений.
