Геном пустынной саранчи огромен и почти в три раза превышает геном человека

Ученые из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США собрали первый высококачественный геном пустынной саранчи, ненасытного вредителя, завоевавшего репутацию библейской чумы и мигрирующего на большие расстояния.

Геном пустынной саранчи (Schistocerca gregaria) огромен и содержит чуть менее 9 миллиардов пар оснований, что почти в три раза превышает размер генома человека, заявили ученые, которых цитирует www.eurekalert.org.

“Мы опасались, что, столкнувшись с таким огромным и, возможно, сложным геномом пустынной саранчи, работа затянется надолго. Однако мы смогли пройти путь от сбора образцов до окончательной сборки генома менее чем за пять месяцев”. – сказал энтомолог Скотт М. Гейб из исследовательского подразделения ARS и один из руководителей группы. – Геном пустынной саранчи – один из самых больших геномов насекомых, когда-либо созданных, и мы получили его из одного образца”.

Образец саранчи был предоставлен экологом-химиком Болдуином Торто из Международного центра физиологии и экологии насекомых (ICIPE) в Найроби, Кения. Он и его команда следовали за стаями саранчи, собирая образцы по всей Кении, пока не отловили двух родителей, чтобы вывести потомство с точной родословной.

“Размер хромосом пустынной саранчи поражает воображение; сравните их с моделью плодовой мушки Drosophila melanogaster, первым собранным геномом насекомого. Многие отдельные хромосомы пустынной саранчи больше, чем весь геном плодовой мухи. – Гейб говорит. – В случае с пустынной саранчой мы имеем дело с гораздо большим геномом, состоящим из гораздо меньшего количества частей – около 8,8 ГБ всего в 12 хромосомах. По сравнению с плодовой мухой это все равно, что 18-колесный автомобиль по сравнению с компактным автомобилем”.

ARS предоставил геном в распоряжение международного исследовательского сообщества через Национальный центр биотехнологической информации.

Нашествия пустынной саранчи носят циклический характер, а записи о них относятся ко времени правления фараонов в Древнем Египте, еще в 3200 году до н.э. Вредители посеяли хаос в Восточной Африке, на Ближнем Востоке и в Юго-Западной Азии и угрожают продовольственной безопасности во многих странах.

Ущерб, наносимый саранчой, поистине разрушителен. Небольшой рой за один день может съесть достаточно пищи, чтобы накормить 35 000 человек.

Современные методы борьбы с пустынной саранчой в значительной степени зависят от обнаружения стай и опрыскивания их пестицидами широкого спектра действия. Открытия в области геномики могут в конечном итоге снизить зависимость от пестицидов.

“Наличие высококачественного генома – это большой шаг к поиску соответствующих мер контроля”. – Гейб объясняет. – Он также даст нам ценную информацию о родственниках пустынной саранчи, которые являются основными вредителями в Америке, например, о мормонском сверчке – еще одном роющем виде, который может повлиять на продовольственную безопасность США.

Эта работа является частью инициативы Ag100Pest, программы ARS по разработке высококачественных геномов 100 наиболее важных членистоногих вредителей, встречающихся в сельском хозяйстве, в качестве основы для фундаментальных и прикладных исследований.

Пустынная саранча (Schistocerca gregaria) – это вид короткозубых кузнечиков, которые периодически меняют форму тела, поведение и скорость размножения в зависимости от условий окружающей среды, таких как обилие осадков и влажность. Стаи могут оставаться в воздухе в течение длительного времени и регулярно пересекают Красное море, преодолевая расстояние около 300 км.  Но это не предел: например, в 1954 году саранча проделала путь от Северо-Западной Африки до Британских островов, а в 1988 году – от Западной Африки до Карибского моря примерно за 10 дней. За неделю стаи могут преодолеть до 1 000 км.

В стае может быть до 80 миллионов взрослых особей на одном квадратном километре. Каждое новое поколение в рое может быть в 20 раз больше предыдущего.