Уникальные собаки из Чернобыля могли появиться в результате естественного отбора

Фото из открытых источников

Собаки, живущие рядом с руинами Чернобыльской атомной электростанции, генетически отличаются от других собак, обитающих в расположенном неподалеку заброшенном городе. Предыдущие исследования уже установили, что это не связано с новыми мутациями, вызванными радиацией, но точная причина происходящего оставалась неясной.

Новые исследования показывают, что эти различия, скорее всего, обусловлены естественным отбором. Полученные результаты позволяют предположить, что собаки, живущие вокруг электростанции, адаптировались к своей необычной среде обитания, хотя остается неясным, связаны ли факторы, вызывающие этот отбор, с радиацией. Результаты исследования опубликованы в статье Genes.

«Эта работа проясняет некоторые моменты из нашей предыдущей работы, в которой при изучении генетической структуры популяции мы обнаружили, что, хотя эти две группы собак географически очень близки, у них очень высокая степень генетических различий, и эти различия не обусловлены мутациями», — заявила Меган Диллон из Университета штата Северная Каролина.

Итак, если чернобыльские собаки — это не облученные мутанты, даже те голубые, которых видели в зоне отчуждения в октябре прошлого года, — то что же происходит?

Есть два основных варианта: первый — это так называемый генетический дрейф, а второй — это результат какого-то отбора. Генетический дрейф особенно вероятен, когда популяция проходит через так называемое генетическое узкое место. 

В этот момент численность отдельных особей резко сокращается, оставляя лишь немногих выживших, которые могут генетически отличаться от первоначальной популяции. Это происходит не потому, что они лучше всего приспособлены к выживанию, а в значительной степени случайно. 

Собаки Чернобыля действительно прошли через подобное «бутылочное горло»: генетический анализ показывает, что популяция растений сократилась примерно 35-40 поколений назад, что согласуется с катастрофой и последующим отстрелом животных рабочими, занимавшимися ликвидацией последствий.

Альтернативой является естественный отбор, при котором генетические характеристики популяции изменяются со временем из-за различий в репродуктивном успехе. Это может проявляться несколькими способами, но один из них — направленный отбор, при котором определенный тип характеристики является предпочтительным, и популяция в целом движется в этом направлении.

Чтобы выяснить, какой из этих процессов оказал большее влияние на собак вблизи Чернобыльской АЭС, исследователи получили полные геномные данные более чем 100 собак, находящихся в зоне отчуждения. Из них они проанализировали геномы 63 особей – 33 из окрестностей станции и 30 из города Чернобыль.

Команда также сравнила численность популяций в прошлом и настоящем, а также изучила геномы собак с Галапагосских островов — еще одной изолированной популяции — для сравнения.

Они обнаружили, что доказательства дрейфа были менее убедительными, чем доказательства направленного отбора. Во-первых, они не обнаружили существенных различий в эффективных размерах популяции между группой из города Чернобыля и группой из электростанции, поэтому, похоже, популяция электростанции не столкнулась с особенно сильным «бутылочным горлом».

Кроме того, собаки, обитавшие в Чернобыле, генетически были больше похожи на галапагосских собак, чем на собак, живущих вблизи электростанции. Это говорит о том, что одной лишь изоляции вряд ли достаточно для объяснения особенностей генетического состава популяции собак, обитавших вблизи электростанции.

«Хотя сложно точно определить особенности их эволюционной истории без исторических биообразцов собак и экологических образцов, содержащих разнообразные загрязняющие вещества, — пишут исследователи, — вероятно, собаки, обитавшие в районе Чернобыльской атомной электростанции, адаптировались за последние 35 поколений, и это может быть связано с их уникальными условиями окружающей среды».

Исследователи выявили признаки генетического отбора более чем в 100 участках генома собак, живущих вблизи электростанции, в областях генома, связанных с развитием рака, репликацией и репарацией ДНК, функциями клеточного цикла и иммунитетом.

Хотя эти генетические варианты правдоподобно выглядят так, как и следовало ожидать в популяции, адаптировавшейся с течением времени к более высоким уровням радиации, исследователи не делают вывода о том, что эти изменения действительно связаны с радиацией. 

Вполне возможно, что они могут быть вызваны и другими факторами окружающей среды вокруг завода.

Это также не обязательно означает, что собаки выработали новые трюки за последние 35 поколений. Возможно, как говорит Мэтью Брин из Университета штата Северная Каролина, «те, кто смог пережить первоначальное воздействие, обладали таким уровнем генетического разнообразия».