Поиски «Ключей» доместикации животных (обзор)
Автор: Косовский Г.Ю., Глазко Т.Т.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Обзоры, проблемы
Статья в выпуске: 4 т.60, 2025 года.
Бесплатный доступ
Динамика глобальных экологических изменений, качественная новизна формирующихся экосистем (M.R. Kerr с соавт., 2025), сокращение биоразнообразия, в том числе сельскохозяйственных видов, привлекает все большее внимание к поискам механизмов доместикации. В этой связи рассмотрены взаимосвязи между доместикацией и ее влиянием на экологические изменения при ее проведении, основные физиологические и молекулярно-генетические системы, вовлекаемые в процессы доместикации. Накопленные данные свидетельствуют о том, что одни и те же фенотипические изменения животных в своей молекулярно-генетической основе чаще конвергентны, чем параллельны (J. Yang с соавт., 2024). При этом в изменчивость вовлекаются близкие метаболические пути, но разные гены. Отмечается, что внутри- и межвидовую дифференциацию в большей части обеспечивают метаболические пути, связанные с адаптацией к экологическим условиям, но не воздействия факторов искусственного отбора (P.A.S. Fonseca с соавт., 2024). Не выявлено качественных различий между доместицированными и близкородственными дикими видами животных по характеристикам изменчивости белок-кодирующих генов (D. Castellano с соавт., 2025) и числу их копий, превышающему известное для генов супергенных семейств между близкородственными дикими видами (X. Feng с соавт., 2017). В то же время у всех попарно сравниваемых видов животных, в том числе нетрадиционных для изучения процессов доместикаций (певчие птицы, лабораторные линии мышей, крысы, шелкопряд), наблюдаются выраженные изменения профилей генной экспрессии в структурах головного мозга. Поскольку основой формирования регуляторных систем многоклеточных организмов являются мобильные генетические элементы (транспозоны, ТЕ) и продукты их рекомбинаций, рассмотрены два основных пути вовлечения ТЕ в контроль профилей генной экспрессии: первый - сохранение генов gag экзогенных ретровирусных предшественников для формирования экзосом по типу вирусного капсида для транспорта сигнальных молекул в другие клетки (W.S. Henriques с соавт., 2024), второй - участие ТЕ в формировании сайтов связывания факторов регуляции транскрипции, интеграция ТЕ в гены, кодирующие такие факторы, а также непосредственная индукция транспозонами изменений эпигенетических характеристик разных геномных участков (метилирование ДНК, модификация гистонов, генерирование регуляторных некодирующих РНК, например кольцевой РНК, микроРНК и длинной некодирующей РНК) (A. Gebrie с соавт., 2023). Геномные сравнения домашнего, дикого кролика и реинтродуцированного в природные условия домашнего кролика свидетельствуют об ускоренном исчезновении у последнего «домашних» аллелей, в большинстве своем ассоциированных с нервной деятельностью и сайтами связывания с определенными факторами регуляции транскрипции (P. Andrade с соавт., 2024). Можно ожидать, что поиск соответствующих районов геномной ДНК будет способствовать не только уточнению механизмов доместикации, но и их практическому применению.
Доместикация, конвергентность, параллелизм, близкородственные виды, дикие виды, регуляция генной экспрессии, транспозоны
Короткий адрес: https://sciup.org/142246201
IDR: 142246201 | УДК: 636.013:575:577.218 | DOI: 10.15389/agrobiology.2025.4.604rus
Searching for “keys” to animal’s domestication (review)
The dynamics of global environmental changes, the qualitative novelty of emerging new ecosystems (M.R. Kerr et al., 2025), and the reduction of biodiversity, including agricultural species, attract increasing attention to the search for domestication mechanisms. In this regard, the relationships between domestication and its impact on environmental changes in its implementation, as well as the main physiological and molecular genetic systems involved in domestication processes are considered. Accumulated data indicate that the same phenotypic changes in animals in their molecular genetic basis are more often convergent than parallel (J. Yang et al., 2024), involving close metabolic pathways but different genes in variability. A relatively greater contribution to intra- and interspecific differentiation of metabolic pathways associated with adaptation to environmental conditions is noted compared to the action of artificial selection factors (P.A.S. Fonseca et al., 2024). No qualitative differences were found between domesticated and closely related wild animal species in characteristics of protein-coding gene variability, namely, the ratio of non-synonym-ous/synonymous substitutions in amino acid codons (D. Castellano et al., 2025), the difference in number of protein--coding gene copies exceeding those known for genes of supergene families between closely related wild species (X. Feng et al., 2017). All pairwise compared animal species, including those unconventional for studying domestication processes (e.g., songbirds, laboratory mouse lines, rats, and silkworms) show pronounced changes in gene expression profiles in brain structures. Since the formation of regulatory systems of multicellular organisms is based on mobile genetic elements (transposons, TEs) and their recombination products, two main pathways of their involvement in the control of gene expression profiles are considered: 1) preservation of gag genes of exogenous retroviral precursors to form exosomes like a viral capsid for transporting signaling molecules to other cells (W.S. Henriques et al., 2024), 2) participation of TEs in the formation of binding sites for transcription regulation factors, the integration of TEs into genes encoding such factors, and direct TE-induced changes in the epigenetic characteristics of different genomic regions, namely DNA methylation, histone modification, generation of regulatory non-coding RNAs (for example, circular RNA, microRNA and lncRNA) (A. Gebrie et al., 2023). Genomic comparisons of domestic, wild and reintroduced domestic rabbits indicate accelerated disappearance of “domestic” alleles in the latter, mostly associated with nervous activity and with binding sites for certain transcription regulation factors (P. Andrade et al., 2024). It can be expected that the search for such regions of genomic DNA will contribute not only to the clarification of domestication mechanisms, but also to their practical application.
