Ученые разрабатывают новые схемы селекции для нужд рыбного хозяйства

Исследователи БФУ имени Иммануила Канта совместно с коллегами из Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозйства и океанографии (ВНИРО) получили грант в 318 миллионов рублей от Минобрнауки РФ на геномные исследования рыб. Суть проекта заключается в том, чтобы очистить генофонд одомашненных пород от мелких «поломок», которые ухудшают здоровье животных и в долгосрочной перспективе могут принести большой материальный ущерб. В ходе работ авторы будут заниматься поисками подходов, с помощью которых можно отбраковывать вредные гены.

Когда человек выводит новые породы животных, он думает только о том, чтобы достичь своих целей: повысить надои у коров, сделать морду собаки более плоской, увеличить размеры тела и мясистость. Искусственный отбор идет по соответствующим признакам, при этом ряд других остается без внимания.

«Постоянно происходит накопление мелких генетических поломок, которые снижают приспособленность организма, ухудшают его общее состояние здоровья. Конечно, никто не собирается выпускать корову в горы или собаку в лес, но именно эти слабо вредные мутации могут влиять, например, на сопротивление животного инфекциям или усиливать риск развития каких-то заболеваний. С каждым новым поколением мы получаем все более слабых особей. В результате все попытки вывести породу попушистее да помясистее выливаются в то, что животное оказывается просто неспособно прожить достаточно долго, чтобы окупить потраченные на него ресурсы», — рассказывает Константин Попадьин, профессор БФУ имени И. Канта (Калининград), старший научный сотрудник Федерального политехнического университета Лозанны (Швейцария).

Сотрудники БФУ имени И. Канта и Нижегородского института развития образования называют свой проект «100 способов убить рыбу» — в каком-то смысле именно поиском этих способов они и планируют заниматься. Идея работы состоит в том, чтобы приблизить измененные искусственные геномы разных пород рыб к диким, но не за счет потери интересных для людей признаков, а за счет распространения сохранившихся у некоторых особей генов, обеспечивающих здоровье и конкурентоспособность в естественных условиях. «Убийство» же заключается в том, чтобы усилить нагрузку окружающей среды (голод, повышенная температура, дефицит кислорода) на слабо вредные мутации до такой степени, чтобы особи с ними не выживали. Тогда останутся только самые здоровые, сильные и наиболее близкие по характеристикам к диким предкам.

«Представим, что у нас есть несколько человечков, несущих мешки с камнями — эти камни и будут аллюзией на генетические мутации. Если камень слишком большой, то есть поломка очень вредная, то он раздавит человечка, а если камушки маленькие и мешок не полон, то он вполне сможет нести свою ношу. По нашей задумке мы добавляем каждому человечку еще один довольно крупный камень. Дальше есть несколько вариантов развития: либо в совокупности с имеющимися он раздавит человечка, либо человечек выдержит. Еще один интересный вариант, на который мы в основном и рассчитываем, предполагает, что этот камень может повлиять на имеющиеся мелкие камушки, и они как будто начнут увеличиваться в размерах. Так можно избирательно "убивать" рыб с конкретными мелкими поломками», — добавляет Константин Попадьин.

На данный момент в планах ученых опробовать два способа. Первый подход — температурный шок, то есть «варка ухи». В таких условиях белки в клетках развернутся, а потом, при нормальной температуре, вернутся в обычное состояние. Для этого им нужны помощники — шапероны. Если последние пострадали от мелких поломок, то икринка погибнет. Другой способ «убийства» вполне традиционен — инбридинг, то есть близкородственное скрещивание. Его эффективность не раз доказана, взять хотя бы Габсбургов, родственные браки которых в конце концов привели к инвалидизации и вырождению царственной европейской династии. Их опыт хотят повторить и исследователи, но только на рыбах.

«Пока у нас эти две идеи, будем апробировать их на данио-рерио, а потом перейдем к породам, используемым в рыбоводстве. Подход, конечно, будет различаться для видов и того, в каких условиях они живут. Тот же нагрев подействует по-разному на теплолюбивого карпа и обитающих в холоде лососевых. Еще нам необходимо разработать методики, которые позволят определить, что все действительно получилось — анализ активности генов, белков, поведения и прочее. И еще стоит понимать, что такая чистка не обеспечит результат на долгое время: мелкие поломки накапливаются постоянно, и процесс необходимо повторять с какой-то периодичностью. И даже при этом затраты на улучшение генофонда со стороны бизнеса окажутся очень маленькими по сравнению с тем, что пришлось бы потратить на лечение рыб с множеством геномных ошибок», — подводит итог Константин Попадьин.