Биологи выяснили, как колюшка борется с ленточными червями

 

Примерно 12 тысяч лет назад исходно морские колюшки перешли к жизни в реках и озерах, где столкнулись с новыми паразитами — ленточными червями. Для борьбы с ними разные популяции рыб избрали различные стратегии, в том числе образование огромного рубца. В новой статье для Science биологи рассказали об этом подробнее.

Некоторые популяции колюшки вскоре развили особый защитный механизм. При попадании в организм червя у рыбы начинается резкий иммунный ответ, в результате чего вокруг него возникает рубец, изолирующий паразита и препятствующий его дальнейшему росту. В то же время колюшки из других популяций не реагировали на заражение настолько резко: у них рубцовой ткани образуется немного или не образуется вовсе.

И те, и другие популяции живут по соседству, порой всего в нескольких километрах друг от друга, так что биологи долгое время не могли понять, почему они столь сильно отличаются по этому признаку.

«Мы наблюдаем это на Аляске, в Британской Колумбии. Наши коллеги заметили это в Скандинавии», — рассказал Дэн Болник (Dan Bolnick) из Университета Коннектикута (США), один из авторов новой статьи в лидирующем научном журнале Science.

Биологи решили основательно разобраться с этим вопросом на примере G. aculeatus из двух озер, расположенных на острове Ванкувер (Канада).

Населяющие два водоема популяции чрезвычайно похожи, за исключением того, что в одной рыбы отвечают на заражение червем сильным рубцеванием, а для другой это нехарактерно. А еще самки из первого озера гораздо хуже размножаются — видимо, им мешает огромный рубец в брюхе.

Исследователи заинтересовались, какие гены связаны с таким различием. Однако, если бы они просто сравнивали последовательности ДНК двух популяций, то, скорее всего, им пришлось бы иметь дело с огромным множеством генов, не имеющих отношения к рубцеванию. Поэтому ученые поступили иначе.

Для начала они выловили и скрестили колюшек из двух разных озер — полученное потомство оказалось вполне однообразно. После этого ученые провели еще один раунд скрещиваний и получили гибридов второго поколения — «внуков» диких рыб. Они уже имели множество сочетаний генов и демонстрировали разнообразие признаков.

Именно второе поколение гибридов ученые заразили ленточными червями. Спустя определенное время у колюшек оценили размер рубцовой ткани, а заодно активность генов.

Авторам удалось ограничить круг генов, ответственных за реакцию на паразита. Среди наиболее активных оказался тот ген, что регулирует образование рубцов у лабораторной мыши. Это может показаться странным, но в действительности иммунная система всех позвоночных работает схожим образом, а формированием рубцовой ткани управляет именно иммунный ответ.

Оказалось, у колюшек со слабым рубцеванием данный ген недавно мутировал. Авторы считают, что это связано с естественным отбором, который отдавал предпочтение рыбам, способным просто «терпеть» паразита, а не изолировать его рубцом.

Значение новой статьи не ограничивается колюшкой и вообще рыбами. В действительности она посвящена взаимодействиям паразита и хозяина, а также иммунитету животных.

«Это одна из тех редких статей, которая создавалась одновременно в природе и в лаборатории и показала, насколько дорого порой может стоить приспособление вида к паразиту», — подвел итог профессор Болник.