Ученые завершили работу по расшифровке генома африканской шпорцевой лягушки. Полная последовательность хромосом земноводного животного была расшифрована впервые, хотя геном многих других позвоночных уже не представляет для исследователей тайны. Ученые надеются, что их работа прольет свет на то, как опасные химические соединения, называемые эндокринные нарушители, воздействуют на человеческий организм, и поможет сохранить редкие виды лягушек.
Xenopus tropicalis, или западная шпорцевая лягушка, представляет собой один из 20 видов лягушек, населяющих районы Африки к югу от пустыни Сахара. Ее родственник, X. laevis, является частым гостем в научных лабораториях – ученые используют ее крупную икру для изучения процесса развития эмбриона из оплодотворенной яйцеклетки.
Используя расшифрованный генетический код, ученые надеются определить взаимосвязь между генетическими изменениями и этапами эволюции для обоих видов шпорцевой лягушки, а также для человеческих эмбрионов, исследование которых отличается большой сложностью.
Уффе Хеллстин, сотрудник американского Объединенного геномного института в городе Уолнат Крик, штат Калифорния, совместно с другими 50 учеными со всего мира участвовала в расшифровке генома шпорцевой лягушки. По его словам, сравнение полученных генетических данных лягушки с генной информацией других позвоночных, включая людей, открывает новое направление исследований. «Например, мы обнаружили, что для 80 процентов всех генов, связанных с человеческими болезнями, существуют аналоги в геноме лягушек, – рассказывает Хеллстин. – Очевидно, что это создает возможность для подробного исследования таких болезней путем изучения их моделей в организме лягушек».
Ученые отмечают, что шпорцевую лягушку и человека связывает около 1700 сходных генов, связанных с различными болезнями. Таким образом, организм лягушки предоставляет исследователям лабораторию для изучения генных механизмов, вызывающих болезни в людях.
Хеллстин отмечает, что при сравнении зон вокруг определенных генов в организме лягушки, курицы и человека было выявлено значительное сходство всех трех геномов. По его словам, перед глазами ученых – фрагменты древних хромосом, принадлежавших общему предку всех млекопитающих, птиц и амфибий до начала их дивергенции приблизительно 360 миллионов лет назад.
По словам исследователя, количество генов у Xenopus tropicalis – около 20 тысяч. У человека этот показатель составляет порядка 23 тысяч. Люди и лягушки имеют множество общих биологических особенностей, включая развитие нервной, костной и иммунной систем.
Все лягушки являются популярным объектом исследований из-за своих маленьких размеров и быстрого достижения половой зрелости: этот период у некоторых видов составляет всего 4 месяца. Кроме того, лягушачья икра также хорошо подходит для научных изысканий.
Впервые ученые оценили потенциал экспериментальной работы с лягушками в 1940-х годах, когда было обнаружено, что при введении мочи беременных женщин в организм лягушки, она начинает производить икру.
С тех пор не угасает интерес к лягушкам в качестве модели для изучения действия эндокринных нарушителей. Так ученые называют искусственные вещества, вызывающие нарушение деятельности эндокринной системы животных организмов, включая человека. Эти соединения, присутствующие в промышленной химической продукции, например, в средствах от насекомых, часто загрязняют озера и ручьи в местах обитания лягушек. Эндокринные нарушители имитируют репродуктивные гормоны лягушек и вызывают серьезные отклонения в их развитии, включая появление у самцов женских половых органов. Считается, что эти химические соединения вызвали значительное сокращение популяции лягушек за последние несколько десятилетий.
Поэтому, говорит Хеллстин, ученым так важно выяснить механизмы воздействия данных веществ. «Мы надеемся изучить воздействие таких нарушителей на молекулярном уровне и лучше понять, как они взаимодействуют. Любое подобное исследование со временем сможет помочь не только людям – ведь люди тоже весьма чувствительны к подобным веществам, – но и в сохранении многообразия видов лягушек», – отмечает исследователь.
Полная расшифровка генома африканской шпорцевой лягушки Xenopus tropicalis была на этой неделе опубликована в журнале Science.
