Анализ всего генома на предмет естественного отбора, связанного с устойчивостью к тепловому стрессу у кур

Почему важны курицы, устойчивые к жаре

По мере потепления планеты обеспечение комфорта сельскохозяйственных животных становится одновременно научной задачей и экономической необходимостью. Куры особенно уязвимы к жаркой и влажной погоде: у них перьевой «пальто», отсутствуют потовые железы, и их часто содержат в переполненных сараях. В этом исследовании поставлен простой, но содержательный вопрос: чем отличается ДНК кур, хорошо переносящих жару, от популярной коммерческой породы, которая плохо переносит высокие температуры? Ответы могут помочь защитить поставки продовольствия и благополучие животных в условиях потепления.

Куры по всему миру на фоне растущей жары

Исследователи использовали большую международную базу данных ДНК, чтобы сравнить 152 коренных кур из Афганистана, Ирана, Пакистана, Индонезии и нескольких регионов южного Китая с 49 коммерческими белыми леггорнами, высокопродуктивной яичной породой, известной своей чувствительностью к жаре. Местные птицы живут в районах, где стандартная мера жары и влажности — индекс температуры и влажности (Temperature‑Humidity Index) — регулярно превышает уровень, при котором тепловой стресс начинает вредить птице. На протяжении поколений эти деревенские и приусадебные стада естественно адаптировались к жаре, что делает их идеальным контрастом к более защищённым и интенсивно выведенным леггорнам.

Поиск следов адаптации в геноме

Чтобы увидеть, где жара оставила отпечаток в геноме, команда просканировала миллионы генетических маркеров по всем хромосомам. Они использовали несколько взаимодополняющих статистических методов для обнаружения «селективных зачисток» — участков, где полезные варианты стали распространёнными, потому что повышают выживаемость или плодородие. Одни методы оценивали, насколько местные породы отличаются от леггорнов в каждой точке генома, другие измеряли, сколько генетического разнообразия утрачено внутри каждой группы, или насколько необычно длинными стали участки идентичной ДНК. Сохранялись только те регионы, которые показывали сильные сигналы в нескольких тестах и как минимум в половине популяций коренных птиц, что значительно снижало шанс следования за случайным шумом.

Выявлены ключевые гены жаростойкости

Этот строгий поиск дал 267 подозрительных генов, а затем сузил список до 113 кандидатов с высокой степенью уверенности, многие из которых уже связывали с ответами на жару в других исследованиях. Из них 14 генов особенно выделялись: они неоднократно подвергались отбору в популяциях, живущих в жарком климате, и явно связаны с переносимостью высокой температуры. Некоторые кодируют молекулярные «датчики», обнаруживающие температуру, или белки, переносящие кальций внутрь и наружу клеток. Другие помогают нейронам адаптироваться, поддерживают работу сердца или перестраивают внутренний каркас клетки при стрессе. В совокупности они формируют связанную сеть, помогающую клеткам справляться с хаосом, вызванным высокими температурами.

Кальциевые сигналы как система тревоги при перегреве

Одна из центральных тем — кальций, заряженный минерал, который клетки используют как внутреннюю тревогу и регулятор. Гены, такие как TRPV1, TRPV2 и TRPV3, кодируют термочувствительные каналы, которые открываются при повышении температуры, позволяя кальцию поступать в клетки. MCU и ATP2B4 помогают управлять направлением движения кальция, перенося его в митохондрии и из них, а также в цитоплазму, тогда как CALM1 и CACNB2 переводят кальциевые импульсы в изменения активности генов, метаболизма и нейронной передачи. Другие гены, включая BDNF, PRKD1, TRAT1, SCIN, WIPF3, CDH23 и NPSR1, связывают эти кальциевые сигналы с пластичностью мозга, иммунной защитой и стабильностью сосудов и тканей. Многие ключевые различия между коренными и леггорн‑популяциями заключаются не в кодирующих белки участках этих генов, а в некодирующих интронах и близлежащих регуляторных областях, которые влияют на силу и время включения генов.

Скрытые переключатели и куры будущего

Исследование показывает, что естественный отбор в жарких регионах настроил общий набор «скрытых переключателей» в геноме кур, особенно в некодирующих сегментах, контролирующих сплайсинг РНК и другие уровни регуляции генов. В то же время десятилетия селекции леггорнов на яйценоскость, по-видимому, зафиксировали другие варианты многих стресс‑связанных участков, возможно, снижая их устойчивость к жаре. Для широкого читателя основной вывод таков: крошечные изменения в регуляции генов — а не только в самих генах — могут определить, выдержит ли птица жару или перестанет нести яйца. Понимание этих генетических рычагов открывает путь к выведению коммерческих кур, совмещающих высокую продуктивность с врождённой жаростойкостью — ключевая цель по мере дальнейшего потепления климата.

Цитирование: Hosseinzadeh, S., Rafat, S.A., Javanmard, A. et al. Whole genome analysis of selection associated with resistance to heat stress in chickens. Sci Rep 16, 11726 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41813-8

Ключевые слова: тепловой стресс, генетика кур, адаптация к климату, кальциевый сигнал, племенное животноводство