Дикие овцы демонстрируют преимущества терпимости к паразитам
Исследователи из Принстонского университета и Эдинбургского университета впервые получили доказательства того, что естественный отбор благоприятствует индивидуальной толерантности к инфекции. Способность животного переносить внутреннего паразита сильно влияет на его репродуктивный успех. Результаты, опубликованные в журнале PLoS Biology, могут заложить основу для повышения устойчивости людей и домашнего скота к инфекциям.
Исследование на популяции диких овец
Учёные использовали 25-летние данные о популяции диких овец, живущих на острове Хирта (в 100 милях к западу от материковой Шотландии). Они оценили эволюционную важность толерантности к инфекции, вызванной нематодами — мелкими паразитическими червями в желудочно-кишечном тракте. Уровень заражения определяли по количеству яиц нематод на грамм фекалий.
- Все животные теряли вес из-за инфекции, но степень потери варьировалась: взрослая овца с максимальным показателем в 2000 яиц на грамм могла потерять от 2% до 20% массы тела.
- Проследив за числом потомков почти у 2500 овец, учёные обнаружили, что особи с наибольшей толерантностью к нематодам производили больше всего потомства, а менее толерантные — оставляли меньше потомков.
Для измерения индивидуальных различий использовали статистические методы, применимые и в эпидемиологии человека.
«Люди долго полагали, что, зная уровень заражения паразитами, можно идеально предсказать здоровье и шансы на выживание особи. Сейчас эволюционные биологи понимают, что это не так, и разработали инструменты для измерения вариаций во влиянии инфекции на приспособленность», — пояснила старший автор Андреа Грэм.
Механизмы и эволюционные компромиссы
Нематоды повреждают кишечник, мешая усвоению питательных веществ. Толерантность может быть связана:
- со способностью компенсировать потерю питания;
- с умением восстанавливать повреждения кишечника.
В суровых условиях острова толерантные особи могут быть лучше в конкурентной борьбе за пищу или в усвоении питательных веществ из скудного рациона.
Ранее, в 2010 году, команда обнаружила эволюционный компромисс у овец: особи с сильным антительным иммунным ответом производили меньше потомства ежегодно, но жили дольше. Пока прямых затрат на толерантность к паразитам выявить не удалось, но они могут объяснять сохранение вариативности этого признака.
Будущие направления и значение
Исследование подтверждает, что естественный отбор благоприятствует толерантности, но остаются вопросы:
- Как возникает толерантность?
- Почему вариативность сохраняется, несмотря на репродуктивное преимущество?
- В данных этого исследования не удалось выявить генетический компонент толерантности. Возможно, в определении толерантности участвуют множественные гены, взаимодействующие с факторами среды.
Практическое значение:
- Для животноводства: Понимание генетических основ толерантности может направлять селекцию устойчивого скота.
- Для медицины: Учитывая растущую устойчивость кишечных паразитов к лекарствам, толерантность становится важной стратегией. Если доступность питательных веществ в раннем возрасте влияет на пожизненную толерантность, простые пищевые добавки могут стать эффективным инструментом. Это особенно актуально для 2 миллиардов людей, преимущественно в развивающихся странах, хронически заражённых кишечными нематодами.
«В идеале мы бы очистили организмы детей от этих червей. Но если мы также поймём, как смягчить последствия для здоровья и повысить толерантность к нематодам, это может стать очень мощным инструментом», — отметила Андреа Грэм.