Ученые поняли, почему собака тибетский мастиф может жить на высоте в 5 километров

Москва, 17:18, 04 Сен 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

В течение тысячелетий мощный тибетский мастиф претендует на звание «сверх собаки».

Злобная порода, которая может похвастаться львиной гривой и может достигать свыше 70 килограмм веса, долгое время защищала стада овец от тибетских волков и других хищников, скрывающихся на уровне 5000 метров над уровнем моря — высоты, на которой не может выжить ни одна другая собака.

Предыдущие исследования показывают, что тибетский мастиф использовал эволюционный путь, размножаясь с тибетским волком, который уже адаптировался к высоте, вырабатывая более эффективный гемоглобин: белок, который задерживает кислород в крови и распределяет его по органам.

В университете Небраски-Линкольна ученые решили, что скрещивание с врагом предоставило тибетскому мастифу архитектуру гемоглобина, которая улавливает и выделяет кислород примерно на 50 процентов более эффективно, чем у других пород собак. Этот вывод возник после тестирования гемоглобина тибетского мастифа против такового у многих домашних пород, в том числе, живущих на высокогорье.

«На высоте проблема заключается в потреблении кислорода, потому что его меньше», — сказал Тони Синьоре, доктор наук. «Если вы думаете о гемоглобине как о кислородном магните, этот магнит просто сильнее».

Исследователи из Небраски, которые сотрудничали с коллегами из Университета Цинхай в Китае, уже знали, что гемоглобин тибетского мастифа включает изменения в двух аминокислотах — незначительные изменения в структуре белка — которые присутствуют у тибетского волка, но отсутствуют у всех других пород собак.

Разработав и затем протестировав гемоглобины, которые содержали обе аминокислотные мутации по сравнению только с одной или другой, команда ученых обнаружила, что обе мутации имеют решающее значение для адаптивных изменений в производительности гемоглобина. Когда какая-либо мутация отсутствовала, гемоглобин действовал не иначе, чем у других пород собак.

 «То, что мы обнаружили, является одной из причин, по которой тибетский мастиф так сильно отличается от других собак. И это потому, что он позаимствовал некоторые вещи у тибетских волков», — сказал ученый.

Эти две аминокислотные мутации происходят из генного сегмента, который тибетский волк передал мастифу путем скрещивания. Но новое исследование также предполагает, что сам сегмент гена произошел от неактивного гена — так называемого псевдогена — который дремал в подвиде волка, вероятно, в течение тысяч лет. В какой-то момент сегмент псевдогена, содержащий две мутации, был скопирован и вставлен в соответствующий сегмент похожего, но активного гена, который затем переформатировал гемоглобин тибетского волка.

Поскольку эти мутации происходили от неактивного гена, который не оказывает физиологического воздействия на волка, они изначально не подвергались давлению естественного отбора. В этом случае, однако, мутации улучшили кислородно связующую способность гемоглобина, увеличив шансы выживания тибетского волка. Это способствовало прохождению генного сегмента через последующие поколения волка и, в конце концов, к тибетскому мастифу.

«Они не получили бы никакой выгоды при нормальных обстоятельствах», — пояснили ученые. «Просто это событие конверсии произошло в контексте окружающей среды, где увеличение сродства гемоглобина к кислороду было бы полезным. Поэтому мутации, которые в противном случае были бы либо нейтральными, либо даже вредными, на самом деле оказывали положительное влияние».

Есть немного других задокументированных случаев, когда изначально несущественная или неблагоприятная мутация в конечном итоге принесла пользу организму, поскольку его среда изменилась. И большинство таких случаев были связаны с экспериментальными исследованиями микроорганизмов в лаборатории.

«Это хороший пример эффекта, связанного с позвоночными животными и природной средой», — сказали в заключение исследователи.