Введение
В последние годы в качестве модельного объекта для популяционно-генетических и геногеографических исследований часто используется домашняя кошка (Felis catus L.). Это связано, во-первых, с тем, что в популяциях F. catus высока частота легко идентифицируемых по внешнему виду животных мутантных генов окраса и структуры шерсти, чего никогда не наблюдается в популяциях диких животных. А во-вторых, популяции кошек, несмотря на совместное проживание с человеком, сохраняют все характеристики истинно природных популяций, и поэтому многие задачи популяционной генетики — роль генетического дрейфа, искусственного и естественного отбора, мутационного процесса и миграций в изменении генных частот во времени и пространстве — могут быть успешно проиллюстрированы на F. catus [1, 2].
Цель работы: определить генетическую структуру популяций F. catus г. Гомеля, а также используя полученные данные оценить уровень урбанизации в различных районах города.
Материалы и методы
Для достижения поставленной цели г. Гомель был условно разделен на 16 квадратов, в пределах которых было сфотографировано максимальное количество особей F. catus.
Сбор материала проводился с 8:00 до 10:00 утра и с 20:00 до 22:00 вечера, так как именно в это время суток у особей F. catus наблюдается повышенная активность [3].
Для каждой встреченной особи был присвоен свой номер и составлен ее генетический портрет. Всего таким образом было проанализировано 954 особи F. catus.
Установление генотипов осуществлялось методом визуального типирования характера и окраски шерстного покрова животных.
Определение частот встречаемости мутантных аллелей проводилось по 7 генам окраса и структуры шерсти: сцепленного с полом гена Orange (доминантный аллель О), а также шести аутосомных генов (Agouti — рецессивный аллель а, Dilute — рецессивный аллель d, Long hair — рецессивный аллель l, Piebald spotting — доминантный аллель S, White — доминантный аллель W, Tabby — рецессивный аллель tb). Все мутантные аллели, за исключением аллеля l, влияют на окраску шерстного покрова и характер его распределения. Аллель l в гомозиготе определяет длинную шерсть. Фенотипическое проявление аллелей, их взаимодействие и полный расчет аллельных частот подробно описаны ранее [2, 4–6].
Результаты и их обсуждение
Для каждого из 16 исследованных участков была определена генетическая структура популяций F. catus по 8 генам окраса и структуры шерсти. Затем был осуществлен их сравнительный анализ.
Определение уровня урбанизации в 16 проанализированных районах проводилось с использование модели разработанной Дж. Кларком [7, 8]. Эта модель была успешно им продемонстрирована на генетической структуре города Глазго (Великобритания). Он показал, что в городах черная окраска является более покровительственной и особи с генотипом аа, таким образом, лучше приспосабливаются, поэтому в индустриальных районах черных кошек больше, чем в фешенебельных.
Эта тенденция наблюдается и по другим генам окраса. В городах меньше рыжих котов (О), животных с белыми пятнами (S) и с ослабленной окраской (d) — светлых форм, и больше носителей аллеля tb — мраморной окраски — эффект затемнения.
Сравнение Кларком районов с различным уровнем урбанизации в городе Глазго ярко демонстрирует эту тенденцию. Различие по частотам этих аллелей еще более существенны, чем для аллелей черной окраски. Чем более урбанизирован ландшафт, тем более жестким должно быть давление отбора в этом направлении [7, 8].
Используя описанную модель, мы попытались определить уровень урбанизации г. Гомеля на всех проанализированных участках.
На рисунке 1 приведены частоты встречаемости для аллеля а на всех 16 исследованных участках.
Рис. 1. Сравнительная характеристика частоты аллеля a
Из рисунка видно, что частоты аллеля а на участках: 1, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 16 очень схожи и имеют минимальные значения, в том время как на участках: 2–5, 9, 13–15 — максимальные. Кроме того на участках 3, 5, 13 мы видим четкое превышение частоты от встречаемой по Гомелю, и Беларуси в целом [9].
На рисунке 2 приведены частоты встречаемости для аллеля О на всех 16 исследованных участках.
Рис. 2. Сравнительная характеристика частоты аллеля O
Из рисунка видно, что частоты аллеля O на участках: 1–3, 6, 7, 13–15 очень схожи и имеют минимальные значения, в том время как на участках: 4, 5, 10–12, 16 — максимальные. Кроме того на участках 4, 5, 10, 11, 16 мы видим четкое превышение частоты от встречаемой по Гомелю, и Беларуси в целом [9].
Схожим образом были проанализированы частоты по оставшимся 5 генам окраса и структуры шерсти.
Результаты, полученные по 16 проанализированным участкам, показали, что 2, 3, 5, 9, 13, 14 и 15 участки испытывают на себе влияние деятельности человека и могут быть отнесены к индустриальным, так как там преобладают «темные аллели» и существенно снижены частоты «светлых аллелей», а участки 1, 6, 8, 10 и 16 — к фешенебельным.
Если рассмотреть индустриальные участки, то на них располагаются промышленные организации или они очень тесно с ними контактируют. Так на участке 2, например, расположен «Фанероспичечный комбинат», на участке 3 — завод «Сантехзаготовок», на участке 5 — «Гомельхлебпром», «Жирокомбинат».
Что касается фешенебельных участков, то на их территории в основном располагаются жилые постройки, что четко заметно на участках 1, 6, 8, 10 и 16.
Следует отметить, что результаты, полученные по генетической структуре популяций F. catus г. Гомеля существенно не отличались от таковых для городов Беларуси [8]. Были отмечены высокие частоты для мутантных аллелей а иl. Мутантные аллели S, d и О характеризовались средним значением частот встречаемости. Мутантные аллели локусов White и Tabby встречались с низкой частотой. Что касается аллеля tb, то его низкое значение для Гомеля связано с тем, что в странах СНГ данный аллель практически не встречается, т. к. характерен в основном для западной Европы [9].
В ходе проведенной работы было получены следующие результаты:
1. составлены генетические портреты особей F. catus, обитающих на 16 участках г. Гомеля с различным уровнем урбанизации;
2. определена генетическая структура популяций F. catus г. Гомеля по 7 генам окраса и структуры шерсти;
3. произведен сравнительный анализ генетической структуры популяций F. catus в районах г. Гомеля с различным уровнем урбанизации.
4. экспериментальным путем подтверждена актуальность применение модели Дж. Кларка для установления уровня индустриализации городов.
5. данные по генетической структуре популяций F. catus г. Гомеля показали о консолидированности генофонда белорусских популяций и существенному их отличию от генофонда западноевропейских популяций.
Работа проводилась в рамках темы ГБЦМ 14–32 «Разработка видоспецифичных ПЦР-диагностических систем для выявления возбудителей диплостомоза и описторхоза в промежуточных и дефинитивных хозяевах», выполняемой в рамках ГП «Фундаментальные основы биотехнологий».
Авторы выражают признательность чл.-корр. НАНБ, д.б.н., профессору Г. Г. Гончаренко за помощь и поддержку в популяционно-генетических исследованиях, а также консультации во время написания данной работы.
Литература:
1 Christensen, A. C. Cats as an Aid to Teaching Genetics / A. C. Christensen // Genetics. — 2000. — 155. — P. 999–1004.
2 Гончаренко, Г. Г. Генетика. Анализ наследственных закономерностей на генах меха кошек Felis catus / Г. Г. Гончаренко, С. А. Зятьков. — Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2007. — 108 с.
3 Антоненко, Т. В. Методика оценки территориальной активности Felis catus в антропогенных условиях обитания / Т. В. Антоненко // Вестник Алтайского государственного аграрного университета, 2009 — № 10 (60). — С. 110–113.
4 Robinson, R. Genetics for Cat Breeders / R. Robinson. — Oxford: Pergamon, 1991. — 234 p.
5 Гончаренко, Г. Г. Мутантные гены окраски в популяциях домашних кошек Средней Азии и Европейской части СССР / Г. Г. Гончаренко, О. Е. Лопатин, Г. П. Манченко // Генетика, 1985. — Т. ХХI. — № 7. — С.1151–1158.
6 О'Брайен, С. Генетика кошки / С. О'Брайен, Р. Робинсон, А. С. Графодатский, А. В. Таранин. — Новосибирск: Наука, 1993. — 212 с.
7 Clark, J. M. The effects of selection and human preference on coat color gene frequencies in urban cats / J. M. Clark // Heredity, 1975. — Vol. 35. — P. 195–210.
8 Бородин, П. М. Кошки и гены / П. М. Бородин. — М.: Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2011. — 136 с.
9 Гончаренко, Г. Г. Уровень генетической дифференциации у кошек Felis catus (L.) в западноевропейских, североамериканских и восточноевропейских популяциях / Г. Г. Гончаренко, С. А. Зятьков // Вавиловский журнал генетики и селекции. — Новосибирск: ИЦиГ СО РАН. — Т. 15, № 3, 2011. — С. 516–523.
