Полногеномное секвенирование множества котов разных пород открыло возможность для направленного поиска в их геномах следов недавнего отбора в пользу определенных аллелей. Такие следы могут выявляться по-разному. Если речь идет об относительно недавних событиях, то эти следы выявляются как острова относительной гомогенности ОНП в море их гетерогенности. Красиво и образно, но не очень понятно.
Давайте по-другому. Перед нами распечатка всех ОНП, обнаруженных у 10 котов породы донской сфинкс и у 10 сибирских котов. Все ОНП разложены по хромосомам и внутри хромосом по порядку от начала до конца. Мы видим довольно много ОНП со средними частотами аллелей. То есть у разных котов из одной и той же породы в одной и той же точке хромосомы находятся разные аллели. На то они и полиморфные ОНП, их так и подбирали при создании панелей для генотипирования.
Вдруг наш взгляд натыкается на район с удивительным однообразием. У всех сфинксов в центре этого района аллель А, слева от аллеля А на расстоянии 1000 нуклеотидов у всех Т, справа от него на том же расстоянии у всех А. И так ни одной гетерозиготы на протяжении 1 000 000 нуклеотидов. Дальше начинают появляться гетерозиготы, чем дальше, тем больше. Еще дальше мы наблюдаем альтернативных гомозигот – у одного сфинкса в этой позиции А/А, а у другого – Г/Г.
Смотрим на тот же район той же хромосомы у сибиряков и не видим ничего особенного. Район как район, нормальный уровень генетического разнообразия. Что отличает сфинксов от сибиряков? Отсутствие шерсти. Как этот признак наследуется? Как моногенный рецессивный признак. Как была создана эта порода? Заводчики случайно наткнулись на гомозиготу по мутантному аллелю лысости, получили от нее потомство и создали породу лысых котов.
Все донские сфинксы – гомозиготы по аллелю лысости. Но, как вы помните, аллели передаются из поколения в поколение в составе хромосом. Поэтому сфинксы – гомозиготы не только по аллелю лысости, но и по множеству аллелей, которые были у родоначальника породы рядом с аллелем лысости. Эти аллели никак на основной признак породы не влияют. Они просто рядом стояли. А теперь из поколения в поколение едут на горбу аллеля, в пользу которого шел сильный искусственный отбор. В генетике это называется эффектом попутного транспорта (hitchhiking effect). Так и возникают острова однообразия вокруг породообразующего аллеля, для каждой породы своего. Поэтому сравнение островов однообразия между породами, различающимися по внешним признакам, высвечивает районы генома, где находятся гены, контролирующие эти признаки.
Этот подход использовали для определения генов, отвечающих за облик 26 пород кошек192. Оказалось, что приплюснутые носы персов, с описания которых мы начали эту главу, определяют гены семейства DLX. Два таких гена находятся на хромосоме А2, и еще один на хромосоме С1. Эти гены принадлежат к семейству транскрипционных факторов и контролируют развитие лицевого скелета у всех позвоночных. У кошек породы американский керл, которую отличают загнутые назад уши, острова гомогенности обнаружились на хромосомах Е3 и F1. В них находятся гены MCRIP2 и PBX1, вовлеченные в синтез и распределение компонентов хряща.
Острова гомогенности позволяют выявлять следы относительно недавнего отбора. Однако как только отбор прекращается, мутации и рекомбинация начинают стирать из генома его следы. Для выявления более древних следов отбора используются другие подходы, о которых мы поговорим чуть позже, когда займемся анализом происхождения кошачьих.