Кролик Дарвина поможет объяснить борьбу с миксоматозом. Спустя почти семьдесят лет после того, как миксоматоз уничтожил популяции кроликов в Австралии, Великобритании и Франции, новое исследование показывает, как этот вид развил генетическую устойчивость к болезни посредством естественного отбора.

Скелет кролика однажды попал в коллекцию Чарльза Дарвина, из которой ученые взяли образец ДНК. Фото: попечители Музея естествознания

Беспрецедентное исследование ДНК кролика, охватывающее 150 лет и тысячи миль, выявило генетическую основу для борьбы животного со смертельным вирусом миксомы. Используя новейшие технологии, международная команда, возглавляемая Университетом Кембриджа и Институтом CIBIO в Порту, извлекла ДНК почти у 200 кроликов 1865-2013 годов, в том числе у Чарльза Дарвина. Затем ученые секвенировали около 20 000 генов, чтобы точно определить мутации, возникшие после пандемии миксоматоза в 1950-х годах.

Исследование, опубликованное сегодня в журнале Science , устанавливает, что современные кролики в Австралии, Великобритании и Франции приобрели устойчивость к миксоматозу благодаря одним и тем же генетическим изменениям. Ученые также обнаружили, что эта устойчивость зависит от совокупного воздействия множества мутаций различных генов.

Ведущий автор Джоэл Алвес сказал: «Мы сравнили кроликов, собранных до вспышки вируса в 1950-х годах, с современными популяциями, которые развили устойчивость, и обнаружили, что одни и те же гены изменились во всех трех странах. Многие из этих генов играют ключевую роль в иммунной системе кролика. Часто эволюция работает через большие изменения в отдельных генах, но наши результаты показывают, что устойчивость к миксоматозу, вероятно, развивалась благодаря множеству мелких эффектов, распространяющихся по геному».

Три особенно значимых мутации были обнаружены в гене IFN-альфа 21А, который вызывает тревогу на основе белка в клетках кролика при обнаружении вируса. В лаборатории команда произвела форму белка, найденную у кроликов в 1950-х годах, и другую форму, обнаруженную сегодня. Старший автор, профессор Фрэнсис Джиггинс из Кембриджского департамента генетики, сказал: «Мы отправили эти белки в бой с различными штаммами вируса, и именно тогда на молекулярном уровне мы увидели, как кролики отбивались за все эти годы».

Австралия выпустила миксоматоз у неконтролируемой популяции кроликов в 1950 году. Считается, что европейский кролик был завезен в страну английским поселенцем Томасом Остином в 1850-х годах. За столетие их насчитывалось сотни миллионов. Этот вид вызвал хаос на местных растениях и животных Австралии, но менее чем за три месяца миксоматоз распространился на 2000 км и убил 99 процентов зараженных животных. В 1952 году вирус был незаконно внедрен во Франции, а в 1953 году он достиг Великобритании, что привело к одинаково разрушительным результатам в обеих странах.

Вскоре ученые начали отслеживать эволюцию как вируса, так и кроликов, и во всех трех странах они наблюдали существенное снижение уровня смертности. Они пришли к выводу, что это произошло из-за того, что болезнь стала менее вирулентной, а кролики стали более устойчивыми. Популяции животных демонстрируют значительные генетические различия в восприимчивости к инфекции, что обеспечивает быстрое развитие устойчивости при воздействии новых заболеваний. Пандемии 1950-х годов вызвали особенно интенсивный процесс естественного отбора. Эти первоначальные результаты стали примером учебной коэволюции хозяина-паразита, но это новое исследование предлагает гораздо более детальную картину того, что происходит у кроликов.

Команда собрала исторические образцы из 11 музеев естествознания в Великобритании, Франции, Австралии и США. Один из кроликов, с которого была секвенирована ДНК, принадлежал Чарльзу Дарвину и теперь находится в лондонском Музее естественной истории (изображения прилагаются). Джоэл Алвес сказал: «Было нелегко получить образцы от стольких давно умерших кроликов. Не все музеи естественной истории держат кроликов, потому что они не очень экзотичны по сравнению с другими видами. Но музеи, с которыми мы работали, проделали большую работу по сохранению своих образцов в течение десятилетий. Это и доступность новых технологий дали нам уникальную возможность».

В то время, когда популяции кроликов коллапсируют в Великобритании и континентальной Европе, это исследование может дать ключ к будущему животного. Исследователи обнаружили, что белок, который помогает кроликам отразить вирус миксомы, также оказывает противовирусное действие на неродственный вирус, называемый везикулярным стоматитом. Мигель Карнейро из CIBIO, Университет Порту, сказал: «Во время борьбы с миксомой кролики могли повысить свою устойчивость к другим вирусам, включая, возможно, геморрагическую болезнь кроликов, которая сейчас убивает так много животных».

Между тем миксома остается серьезной угрозой для кроликов. Джоэл Алвес сказал: «Похоже, что вирусная эволюция находит способы противостоять генетической адаптации, которую мы наблюдали. Недавние, более вирулентные штаммы вируса миксомы, как было установлено, являются чрезвычайно иммуносупрессивными. Так что гонка вооружений продолжается».

По материалам phys.org