На фоне глобального кризиса COVID-19 есть некоторые хорошие новости о пандемии дикой природы, которые также могут помочь ученым лучше понять, как развиваются другие новые болезни. Исследователи нашли убедительные доказательства того, что трансмиссивный рак, который уничтожил популяцию тасманийских дьяволов, скорее всего, не будет означать их гибель.

Впервые исследовательская группа, возглавляемая биологом из Университета штата Вашингтон Эндрю Сторфером, использовала геномные инструменты филодинамики, обычно используемые для отслеживания вирусов , таких как грипп и SARS-CoV-2, чтобы проследить опухолевое заболевание лица тасманийского дьявола. Подход, который они разработали, открыл двери для применения к другим генетически сложным патогенам.

Исследование, опубликованное в журнале Science 10 декабря, показало, что пандемия дьяволов переходит от зарождающейся болезни к эндемичной—это означает, что распространение болезни замедляется до такой степени, что каждый зараженный дьявол заражает только одно дополнительное животное или меньше.

-Это осторожно оптимистичные хорошие новости, - сказал Сторфер. "Я думаю, что мы увидим продолжение выживания дьяволов при более низкой численности и плотности, чем первоначальные размеры популяции, но вымирание кажется действительно маловероятным, хотя оно было предсказано десять лет назад."

С тех пор как он был впервые идентифицирован в 1996 году, опухолевая болезнь лица тасманийского дьявола сократила популяцию культового сумчатого на 80%. Дьяволы распространяют инфекцию, когда дерутся и кусают друг друга в лицо. Болезнь все еще в значительной степени смертельна для тасманийских дьяволов, которые заражаются ею, но, похоже, она достигает равновесия, согласно этому исследованию, которое подтверждает данные предыдущих полевых исследований. Авторы говорят, что это новое доказательство означает, что менеджеры должны пересмотреть практику выпуска в дикую природу дьяволов, выращенных в неволе.

"Активное управление может оказаться ненужным и даже вредным", - сказал Сторфер. - Похоже, что популяции дьяволов естественным образом эволюционируют, чтобы терпеть и, возможно, даже сопротивляться раку. Вводя целую группу генетически наивных особей, они могли бы размножаться с дикими особями, в основном смешивая генофонд и делая его менее приспособленным."

Наивные, выведенные в неволе особи могут также увеличить передачу болезни среди различных групп дьяволов.

Исследователи полагались на полевые исследования и моделирование, чтобы попытаться понять распространение опухолевого заболевания лица тасманийского дьявола, но это первый случай, когда филодинамика была успешно использована для отслеживания трансмиссивного рака.

Филодинамика использует генетическое секвенирование для изучения эволюционных связей между линиями патогенов, чтобы понять и предсказать, как болезнь распространяется по популяции. Этот метод был использован для отслеживания распространения вирусов, включая грипп и SARS-CoV-2, которые накапливают мутации в своих геномах с относительно высокой скоростью.

Однако опухолевая болезнь лица тасманийского дьявола гораздо более генетически сложна, чем вирус. Поскольку болезнь представляет собой разновидность рака, происходящего из собственных клеток животных, гены, которые необходимо проследить, в основном являются генами тасманийских дьяволов, которых на тысячи больше, чем у типичного вирусного патогена.

В этом исследовании исследователи проверили более 11 000 генов из образцов опухолей, чтобы найти гены, которые изменялись "как часы", показывая мутации, которые быстро накапливались. Затем они идентифицировали 28 генов, представляющих более 430 000 пар оснований, фундаментальных единиц ДНК.

Для сравнения, геном SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19, имеет 29 000 пар оснований.

Прорыв в использовании этого метода потребовал нескольких месяцев мучительной вычислительной работы, которую Сторфер приписывает своему докторанту Остину Паттону, недавнему аспиранту WSU, который теперь является аспирантом Калифорнийского университета в Беркли.

"Одним из самых захватывающих достижений этого исследования является возможность применить эти типы подходов практически к любому патогену", - сказал Паттон. "Это открывает двери для использования методов, которые, как было показано, так важны в изучении вирусов, для целого нового набора патогенов, которые влияют на людей, а также на дикую природу."

ИСТОЧНИК