Первый образец генома сёмги – принадлежащий самке по кличке Салли – будет полностью расшифрован к концу 2013 года, и учёные со всего мира уже изучают возможности применения этого опорного генома для решения проблем, встающих при выращивании сёмги на рыбоводческих фермах.
«Имеются ожидания, что это привнесёт улучшения в аквакультуру, сделает её более узконаправленной и более стабильной, – объясняет Стейнар Бергсет, председатель Международного сотрудничества по расшифровке генома сёмги, советник норвежского Совета по науке. – Мы можем заглянуть в гены и понять, как на них влияют болезни, усвоение пищи, внешние воздействия и приспособление к среде обитания».
Расшифровка генома сёмги началась в 2009 году, когда норвежские, канадские и чилийские органы финансирования научных работ влили в проект миллионы долларов. Планировалось завершить расшифровку этой весной, но из-за сложности работ сроки потребовалось перенести.
«Геном не такой лёгкий в расшифровке», – отмечает Стейнар Бергсет.
Если у большинства организмов генетическая информация зашифрована в двух полинуклеотидных нитях ДНК, у сёмги генетический материал хранится в четырёх нитях – по двум от каждого родителя. И это весьма длинные нити, с повторяющимися участками, что осложняет учёным задачу разделить пучки ДНК на рабочие фрагменты, определить, какие нуклеотидные последовательности на них находятся и затем снова сшить их.
Как только эта работа будет выполнена, учёные узнают местонахождение отдельных последовательностей, а это первый шаг к выяснению их функции.
«Определение первичной структуры, понимание того, где находятся гены не обязательно означает, что вы узнаете функцию тех белков, которые они кодируют», – предупреждает Унни Гримхольт, научный сотрудник Центра экологического и эволюционного синтеза Университета г. Осло. Унни Гримхольт входила в коллектив учёных, в 2009 году расшифровавших геном трески.
«Мы не узнаем всего о сёмге только потому, что заглянем в её геном, – говорит она. – Это не конец путешествия, мы всё ещё на полпути».
Но уже такое продвижение – это шаг вперёд. Принимая во внимание значение разведения сёмги для норвежской экономики – а Норвегия является одним из ведущих производителей искусственно выращенной сёмги, в 2008 году норвежское производство составило треть мирового – Совет по науке Норвегии выделил почти 5,5 млн. евро на три проекта, в рамках которых расшифрованный геном будет использоваться для преодоления ряда специфических препятствий, встающих в области аквакультуры.
Один из таких проектов, возглавляемых Анной Трёдсон Варгелиус, научным сотрудником Института морских исследований (г. Берген), попытается локализовать гены, отвечающие за созревание и позднее взросление организма.
С точки зрения рыбной промышленности, рыба, позже достигающая полового созревания, предпочтительнее более «скороспелой» по той причине, что позднее созревание даёт шанс вырасти больше, говорит Анна Трёдсон Варгелиус.
В рыбном хозяйстве были попытки селекции рыбы, созревающей в более поздние сроки, но эта стратегия ушла из практики, как только было обнаружено, что половое созревание можно отсрочить, подвергая рыбу действию постоянного освещения. Но теперь половое созревание ускоряется в связи с повышением температуры воды, и постоянного света может оказаться недостаточно для его задержки. «Эта проблема проявляется всё заметнее», – рассказывает исследователь.
Учёные надеются выявить гены, ответственные за половое созревание, исследовав геномы в популяциях, в которых созревание происходит после одного года, и сравнив их с геномами в популяциях, где рыба созревает за три года или позже. Такое будет возможно, поскольку исследователи смогут воспользоваться расшифровываемым в настоящее время геномом в качестве шаблона.
Но задача при этом остаётся исключительно объёмной.
«Всё дело в том, чтобы суметь понять, какие из миллионов отличий как-то связаны с созреванием», – говорит Анна Трёдсон Варгелиус.
Когда эта задача будет выполнена, можно будет разработать чип, читающий маленький участок генома и позволяющий определить, имеются ли генетические последовательности, обусловливающие склонность к более позднему созреванию. Этой информацией смогут воспользоваться селекционеры при отборе.
Другие проекты, получившие финансирование, занимаются поиском генов, ответственных за сопротивляемость паразитам и за хорошую структуру мышечной ткани. Следующей весной многие из исследователей, занятых на этих проектах, присоединятся к Стейнару Бергсету и его коллегам – планируется поделиться находками на международной конференции.