• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
653
Коала как живая модель эволюционного противостояния животных и ретровирусов
Биология
Австралийские коалы

Коала как живая модель эволюционного противостояния животных и ретровирусов

Многие эволюционные процессы идут в течение миллионов лет, и зачастую мы можем лишь гадать об их закономерностях, экстраполируя уже имеющиеся результаты. Но сегодня у ученых есть уникальная возможность наблюдать за захватывающим начальным эпизодом борьбы австралийских коал с ретровирусами, которая должна закончиться лишь спустя сотни тысяч лет

Вирусы устроены крайне просто: это молекулы нуклеиновой кислоты, ДНК или РНК, покрытые белково-липидной оболочкой. Ретровирусы содержат, как и пандемичный коронавирус, РНК, которую при размножении в зараженной клетке «конвертируют» в ДНК, используя ферментативный аппарат хозяина. Вирусная ДНК встраивается в геном клетки, которая начинает «штамповать» вирусные частицы, используя собственное «оборудование». Заодно вирус может существенно менять активность хозяйских генов – если его ДНК встраивается в их регуляторные участки.

Ретровирусы заражали животных, включая людей, на протяжении миллионов лет. В популяциях, переживших эпидемии, у части особей вирусы, мутировав, превращались в неактивные, неразмножающиеся ретровирусные элементы, встроенные в клеточный геном. В случае половых клеток такие «тихие» генные последовательности начинали передаваться в поколениях. Так, до 8–9% генома современного человека занято именно ретровирусными элементами

Конечно, подобные процессы «слияния» геномов протекают очень медленно, и проследить их на примере того же человека мы не можем. Поэтому о том, как протекают относительно ранние стадии адаптации макроорганизма к ретровирусу, известно немного.

Тем более ценен случай коалы (Phascolarctos cinereus), австралийского сумчатого животного, у которого взаимодействие с ретровирусом KoRV началось, по эволюционным меркам, совсем недавно – около 50 тыс. лет назад. Этот ретровирус еще активен как инфекционный агент, но при этом уже существует в виде ретровирусных элементов – неактивных вставок вирусной ДНК. KoRV уже инфицировал половые клетки коал, поэтому его копии содержатся во всех клетках этих животных, обитающих на севере континента. Считается, что на юге Австралии, возможно, поражены еще не все особи.

Вирусы, подобные KoRV, связывают с развитием рака кроветворной и лимфатической систем, которыми поражены 3–7% взрослых североавстралийских коал. Поэтому группа ученых под руководством специалистов из Института изучения диких животных Ассоциации Лейбница (Германия) исследовали геном десяти диких коал, страдающих от рака, сравнив последовательности ДНК в клетках здоровых и опухолевых тканей.

Исследователям удалось определить число копий ретровирусной ДНК в геномах коал и точные места, куда они встроились. Оказалось, что расположение большинства вирусных вставок различалось у разных особей, что указывает на раннюю стадию закрепления ретровирусных элементов в геноме половых клеток и их быстрое накопление. При этом ученые обнаружили, что в опухолевых тканях вирусные вставки расположены именно в тех местах, где они могут влиять на развитие соответствующего вида рака. Это влияние было подтверждено экспериментально.

Удивительно, но, похоже, у коал идет положительный отбор по наличию в их геноме вирусных вставок. Как такое может происходить? Дело в том, что некоторые вставки KoRV активируют гены, участвующие в обмене веществ, усвоении жиров и жирорастворимых витаминов, регуляции пищевого поведения, что может стать преимуществом для молодых коал, учитывая их эвкалиптовый рацион, бедный питательными веществами. И лишь во взрослом возрасте проявляются пагубные последствия встройки вирусных элементов. Эти выводы подтверждаются, к примеру, открытием области с высокой плотностью вирусных вставок между генами, один из которых нужен для метаболизма витамина B12, а другой провоцирует развитие рака.

На примере коал мы теперь можем оценить всю сложность и неоднозначность эволюционного взаимодействия ретровируса с организмом-«хозяином», и даже выявить закономерности этого противостояния, которое завершится лишь спустя сотни тысяч лет. Результаты этой работы представляют интерес и для экологов – с точки зрения сохранения коалы, которая фигурирует в Красной книге как уязвимый вид.

Фото: https://www.flickr.com

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!