Реферат: Зачем нам знать, откуда взялись домашние хомячки?

Зачем нам знать, откуда взялись домашние хомячки?

Елена Бадьева

Молекулярно-генетические исследования трех видов прирученных мохноногих хомячков, расселившихся по лабораториям и домам многих стран мира, помогли найти их диких предков. Информация о происхождении одомашненных лабораторных животных помогает правильно понять результаты экспериментов, проводимых над ними, особенно она необходима в тех случаях, когда природные популяции сильно отличаются друг от друга. Что касается выведенных цветных форм домашних хомячков, то они, судя по структуре их шерсти, претерпели генетические изменения и в результате оказались вовсе непригодными для лабораторной практики.

Маленькие пушистые хомячки – весьма популярные домашние питомцы. Из 16-17, а по некоторым данным 19 видов (статус некоторых форм остается предметом дискуссий) семейства хомяковых, Cricetinae, широкой известностью пользуются пять видов хомячков: сирийские (золотистые), китайские, джунгарские, хомячки Роборовского и хомячки Кэмпбелла. Причем среди домашних зверьков помимо особей естественной окраски – дикого типа – весьма распространены и цветные хомячки различной степени пушистости.

Самым распространенным прирученным видом является сирийский хомячок (Mesocricetus auratus). Первое упоминание этих зверьков относится к 1797г. (а первое описание как нового вида – 1839г.) Одомашнены сирийские хомячки были в первой половине XX столетия, и до недавнего времени считалось, что в природе они уже не встречаются. Однако в 2000г. в Сирии и Турции были найдены дикие особи, не слишком отличные от домашних (история открытия и поведение хомячков интересно описаны тут).

Китайский хомячок (Cricetulus griseus), описанный во второй половине XIX века, до сих пор не имеет четко определённого статуса: одни исследователи выделяют его в самостоятельный вид, другие считают подвидом барабинского хомячка. Этих животных реже содержат в качестве домашних, зато широко используют в лабораторных генетических и медицинских исследованиях.

Остальные три вида относятся к мохноногим хомячкам (род Phodopus), наиболее эволюционно древнему роду, обособившемуся от основной ветви хомяковых, вероятно, 8, 5-12, 2 млн. лет назад. Распространены они в равнинных и горных степях, полупустынях и пустынях Тувы, Забайкалья, Монголии, Северо-Западного Китая. Свое название эти хомячки получили за опушенные стопы, увеличивающие площадь опоры и помогающие зверькам передвигаться по сыпучему песчаному грунту.

Одомашненные мохноногие хомячки стали основными героями статьи, написанной сотрудниками Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова Н.Ю. Феоктистовой, О.Ф. Черновой и И.Г. Мещерским.

Джунгарский хомячок (основной рисунок) впервые был найден в 1773г. и описан немецким ученым П.С. Палласом, много проработавшим в России, как мышь зюнгорская, у которой «голова коротенькая, щекастая, …мешки за щеками превеликие, кои простираются даже до самых плеч».

Хомячка Кэмпбелла (рис. 1), описанного в 1905г. англичанином О. Томасом, внешне похожего на «джунгарика», до недавнего времени считали подвидом последнего, однако некоторые различия в строении хромосом и стерильность гибридных самцов позволили присвоить ему статус самостоятельного вида.

Хомячок Роборовского (рис. 2), чья видовая самостоятельность сомнений никогда не вызывала, был описан в 1903г. русским зоологом Сатуниным К.А.. Этот хомячок, как и его собратья, набивает «до отказа свои защечные мешки просом или семенами трав, так что голова его увеличивается, и пропорции тела становятся очень смешными. Затем, когда к хомячку пристают или беспокоят его, он опорожняет свои мешки с помощью передних лапок» (экспедиционные описания 1908г.)

Впервые лабораторных хомячков Кэмпбелла стали разводить в России для биологических и медицинских исследований в 1960г., и уже к середине шестидесятых годов были получены разноцветные формы этих зверьков (рис. 1). Джунгарские хомячки оказались в поле зрения ученых Московского зоопарка того раньше – в 1949г. Позже прочих к исследователям попали хомячки Роборовского (рис. 2) – в 1970г., да и то они не сразу «освоились» в неволе: поначалу их содержание и разведение казалось проблематичным – зверьки эти очень пугливы, при любом беспокойстве они начинают «нервно» бегать, и их зачастую сложно удержать в руках. Из лабораторий мохноногие хомячки довольно быстро расселились по квартирам зоологов, затем проникли к остальным любителям животных. Хомячки, проживающие «за границей», попали туда из России. Хомячков Кэмпбелла и джунгарских в Европе и вовсе называют «русским».

К сегодняшнему дню среди одомашненных представителей первых двух видов (особенно у хомячка Кэмпбелла) благодаря селекционерам наблюдается богатое цветовое разнообразие (рис. 1). Варианты окраски хомячков Роборовского пока ограничиваются белоголовыми (туловище остается в «диком» виде) или целиком белыми представителями.

Целью исследования, проведенного сотрудниками Института проблем экологии и эволюции, было установление родственных связей между искусственно разводимыми, в основном зарубежными, по большей части цветными хомячками и их дикими предками, а также анализ изменения структуры волосяного покрова цветных зверьков.

Для выяснения филогенетического родства между одомашненными и природными хомячками были использованы генетические маркеры – три участка митохондриальной ДНК (мтДНК), синтезируемой независимо от ядерной ДНК, быстро мутирующей и наследуемой по материнской линии. ДНК для анализа выделяли из тканей хомячков, купленных в магазинах разных стран мира: Болгарии, Финляндии, Германии, Франции, США, Турции, Монголии, Таиланда, Шри-Ланки, Малайзии, а также России, и сравнивали с аналогичными участками мтДНК диких популяций, исследованными ранее авторами данной работы и ими же занесенными в базу данных Genebank. В общем мтДНК хорошо изучена и часто используется для сопоставления эволюционной близости живых организмов. Так, в базе Genebank имеются данные по участкам последовательностей мтДНК представителей всех современных отрядов плацентарных млекопитающих, а последовательность гена цитохрома b (cytb), задействованного в данном исследовании, расшифрована хотя бы частично для большинства семейств млекопитающих.

Родственные отношения декоративных хомячков и их диких предков наглядно представлены с помощью медианных сетей (рис. 3. Длина ветвей соединяющих отдельные гаплотипы пропорциональна количеству мутационных шагов – замен одного нуклеотида).

У девяти цветных хомячков Кэмпбелла было выявлено 7 вариантов гаплотипов (совокупностей совместно наследуемых аллелей на локусах одной хромосомы) исследуемой мтДНК. Все они были близки к природной «Западной» филогруппе (группе животных, чьи мтДНК похожи и имеют, вероятно, общее происхождение), проживающей в Туве и на юге Горного Алтая. Значит, все зарубежные декоративные зверьки, даже хомячок из Улан-Батора, расположенного в центре «Восточной» филогруппы, произошли от особей, вывезенных из западного региона – в несколько не очень разнесенных по времени заходов или даже из одной экспедиции. Что касается хомячков Кэмпбелла, обитающих в лабораториях России, они, как выяснилось ранее, являются потомками особей «Восточной» группы.

Среди 17 купленных джунгарских хомячков вычленили 5 вариантов мтДНК, один из которых был отмечен в «Минусинской» (хакасской) группе, а четыре – соответствовали или оказались близки к «Северной» группе (район Новосибирска), весьма отличной от Минусинской. Причем «Минусинские» варианты были найдены только у российских зверьков, в другие страны зверьки этого региона распространиться пока не успели, а вот одомашненные «Северные» представители одной или, скорее всего, несколькими последовательными волнами расселились от Франции до Малайзии.

Все пять хомячков Роборовского имели одинаковый гаплотип, соответствующий их диким родственникам из Зайсанской котловины юго-восточного Казахстана, откуда они и были, по-видимому вывезены в 1968г.

Знания о происхождении основателей одомашненных, тем более подопытных животных чрезвычайно важны, т.к. между нескрещивающимися, а зачастую и географически разделенными природными популяциями накапливаются различия, без учета которых невозможно верно трактовать результаты лабораторных экспериментов. Так, например, хомячки Кэмпбелла «Западной» и «Восточной» групп, разделенные между собой на протяжении почти 500 тыс. лет, отличны не только по длине стоп, ушей и хвостов, но и имеют разные экологические «привычки»: восточные хомячки зимой остаются активными, в то время как западные их родственники, вероятно, впадают в «неглубокую спячку»; самцы «Западной» группы заботятся о своем потомстве, а в «Восточной» группе это «не принято» (что сказывается на уровне половых и стрессовых гормонов в крови самцов).

Цветные одомашненные хомячки отличаются от дикого типа не только по окраске шерсти, но и по структуре самих волос. Отклонения эти весьма разнообразны, отчего среди домашних представителей можно встретить особей разной степени «лохматости». Длина и толщина волос у домашних хомячков Кэмпбелла больше, чем у диких, а у джунгарских, напротив, - меньше. Стержни волос у одомашненных зверьков не такой правильной формы, как у диких, а то и вовсе могу быть деформированными, перегнутыми или расщепленными. Чешуйки кутикулы волосков цветных хомячков – часто в трещинах – теряют постоянство орнамента (черепицеобразного наложения ороговевших клеток, характерного для каждого вида). Сердцевинные каналы цветных представителей проходят не по центру стержня волос, как полагается, а по-разному смещены. Пигментные гранулы в них отсутствуют (за исключением черных зверьков), лишь изредка встречаясь в корковом слое, тогда как в норме каналы волос забиты пигментом. Вероятно, имеющееся богатство окраски хомячков (кроме черного цвета) как раз объясняется отсутствием гранул меланина в сердцевине, их вкраплениями в корковом слое и различными светопреломляющими свойствами стержня волос.

Исследования показали сильные нарушения волосяного покрова декоративных цветных хомячков, что вероятно, отражает генетические изменения, произошедшие в процессе селекции. По мнению авторов данной статьи, из-за этого таких животных не следует использовать в лабораторной практике вовсе.