Толерантността към евкалипт е проклятие и благословия за коалите National Geographic National Geographic
С последователността на техния геном бяха извлечени няколко важни тайни от животните.
+ Прочетете още
Коала във ветеринарна клиника яде евкалиптови листа. Beerwah, Куинсланд, Австралия.
Снимка от Джоел Сарторе, National Geographic Creative
Коалите всъщност са наистина странни малки животни. Те са хиперспециализирани и разчитат на евкалиптовите гори в Австралия, където по някакъв начин си проправят път чрез ядене на отровни листа. Те спят през по-голямата част от деня, техните котенца ядат изпражненията на майка си и умират от болести, които не изглеждат голям проблем за другите животни.
Екип от изследователи сега е секвенирал коалагенома и по този начин е получил различни прозрения за едно от най-известните животни в Австралия. Учените са открили как коалите се насищат с евкалиптови листа, как подушват листата с най-ниска токсичност и защо са толкова податливи на болести като хламидия.
В повечето региони на Австралия броят на коалите бързо намалява през последните няколко десетилетия. Евкалиптовите гори, които обитават, са изчистени, за да се отвори място за строителни проекти. Освен това сред животните се разпространяват различни болести.
ТЪРСЕНЕ ПО СВЕТА
Ребека Джонсън е генетик от Австралийския музей в Сидни и водещ автор на изследването, което се появява в Nature Genetics. Тя получаваше постоянни обаждания от държавни служители и строителни компании с молба за съвет. Те искаха да знаят какъв принос биха могли да направят, за да поддържат здравословно и генетично разнообразно население на коали в цялата страна.
Какъв по-добър начин да се отговори на тези въпроси от последователността на генома на животните? Това е най-добрата информация, "когато се опитвате да проследите и разберете генетичното разнообразие в даден вид", казва тя.
Така тя събра екип от специалисти от цял свят, които сглобяват генетичния пъзел парче по парче. „Наистина се нуждаете от село, за да секвенирате генома“, казва Джонсън. "Но наистина не е толкова трудно да накараш хората да работят върху коали, защото са доста сладки."
Сладко - и доста странно. Коалите живеят върху жилави евкалиптови листа, които съдържат толкова много токсин, че практически не се ядат за всички останали живи същества. Коалите обаче са развили способността да отделят токсините толкова бързо, че да могат да изядат до половин килограм листа на ден, без да бъдат повредени.
Листата обаче съдържат почти никакви калории, така че животните спят или почиват 22 часа на ден.
Джонсън и нейният екип откриха, че частта от коалагенома, отговорна за детоксикацията на протеините, е два пъти по-голяма от тази на други бозайници. Подозирате, че въпросният раздел трябва да се е дублирал случайно в някакъв момент от далечното минало. След удвояване допълнителните гени бяха изтласкани в нови посоки чрез селекционен натиск и подобриха системата за детоксикация на коала. Тогава той успя да премахне вредните молекули на евкалипт от тялото на животното по-ефективно.
„Това е коеволюция“, обяснява Мириам Шифман, изследовател от Масачузетския технологичен институт, която е изследвала как микробиомът в червата на коала допринася за обработката на листа от евкалипт. Растенията разработват „сложен коктейл от химикали“, за да не се ядат, а коалите разработват още по-добри начини да се справят с него.
ТОКСИН ШНУФЛЕР
Екипът научи и за това как коалите избират храната си. В продължение на години изследователите наблюдават как коалите душат листа и след това ядат някои, докато изхвърлят други. Те подозираха, че животните по някакъв начин могат да разберат по миризмата колко отделни листа са токсични или хранителни.
Всъщност те откриха множество допълнителни гени в частите на генома, които контролират обонятелния орган на коала. Те биха могли да помогнат на животните да подушат фините разлики между съставките, които придават на евкалипта своя аромат.
Коалите са много добри в изхвърлянето на токсичните растителни молекули от тяхната система - но за съжаление това свойство засяга и лекарствата. В допълнение, антибиотиците объркват своя микробиом в червата, така че вече не могат да използват също така евкалиптовите листа и бавно да умрат от глад.
Това затруднява ветеринарните лекари и учените да лекуват животни, когато се заразят с болести като хламидия. Обикновените лекарства, които биха били използвани върху хора или други торбести животни, просто не действат. Много изследователи са прекарали години, опитвайки се да разработят ефективна ваксина срещу хламидии за коали.
„Всички наши усилия в изследователската общност на коала за разработване на ваксина [...] винаги са били ограничавани, тъй като не са знаели достатъчно за тяхната имунна система“, казва Уила Хюстън, микробиолог от Техническия университет в Сидни. „Сега, когато имаме разбиране за хилядите гени, участващи в имунния отговор, можем да използваме научни методи за разработване на целева ваксина.
Коалите също страдат от ретровирус, който е подобен на ХИВ. Той отслабва имунната им система, което ги прави още по-податливи на заболявания като хламидии и рак. Понякога тези ретровируси просто се промъкват в генетичния код. Изследователите установили, че ретровирусите са се прокрадвали в коали десетки пъти в хода на еволюцията. Дори днес животните все още трябва да се борят с подобни атаки.
Всички тествани в момента коали в Куинсланд носят някаква версия на ретровируса. Някои от съвременните вирусни щамове обаче са по-опустошителни от старите варианти. Работата с генома позволява на изследователите да следят тези щамове, обяснява Джонсън. Това също така дава на учените основа, върху която да разработят по-добра ваксина.
Внимателният поглед върху генетичния код също може да помогне на природозащитниците да разберат как могат да запазят поне част от фрагментираната и застрашена популация генетично разнообразна.
Коалас се сблъсква с различни заплахи в наши дни, обяснява Шанън Келдсен, генетик от университета Джеймс Кук в Куинсланд. Генетичното разнообразие дава възможност на населението да се справя по-добре с различни трудности. Но когато популацията стане инбредна, "видът като цяло се влошава при справянето с нови предизвикателства", казва тя. С генома като ориентир, биолозите вече могат да проследяват какво се случва в различните колонии на коали - и ако се съмнявате, знаят кога да се намесят.