Гены древесных крыс помогают им выигрывать гонку вооружений против своей пищи

Согласно исследованию, опубликованному в журнале открытого доступа BMC Ecology, небольшая группа генов защищает древесную крысу от токсичных химических веществ в её пище — растении креозотовый куст.

Долгое время оставалось загадкой, как именно древесные крысы развили способность справляться с химическими веществами креозотового куста, которые токсичны для других грызунов. Предыдущие исследования предполагали, что их защищают такие факторы, как кишечные бактерии. Но новое исследование идентифицирует гены, активированные у двух видов древесных крыс, устойчивых к растительным ядам, показывая, что гены, с которыми они рождаются, играют центральную роль в том, почувствуют ли они эффект токсичных химических веществ.

Креозотовые кусты и древесные крысы находятся в эволюционной гонке вооружений с тех пор, как куст начал колонизировать пустыни западной части США, где живёт крыса. Чтобы защититься от поедания, листья растения покрыты токсичной смолой, содержащей химическое вещество нордигидрогваяретовую кислоту (NDGA). Печень и почки большинства грызунов разрушаются этим веществом, но древесные крысы детоксифицируют его, чтобы питаться креозотовыми растениями как обычной частью рациона. Способность противостоять смоле куста даёт им эксклюзивный доступ к ценному источнику пищи в районе со скудной растительностью.

Два близкородственных вида древесных крыс перешли с можжевельника и кактуса на креозот в разное время: Neotoma bryanti впервые столкнулся с креозотовым кустом на 7000 лет раньше, чем Neotoma lepida.

Учёные из Университета Юты и Университета штата Вебер исследовали экспрессию генов у N. bryanti и N. lepida, чтобы увидеть, какие ферменты виды производят в ответ на растительную смолу. Они изучили три группы: «опытных» N. bryanti и N. lepida, подвергавшихся воздействию креозота в дикой природе, и «наивных» N. bryanti — популяцию крыс, для которых креозот был новым элементом рациона.

Они обнаружили, что когда крысы подвергались воздействию креозотового куста в дикой природе, у обоих видов активировалось небольшое количество схожих генов для детоксикации растения, несмотря на то, что механизмы развились в совершенно разное время.

Джаэль Маленке из Университета Юты говорит: «Мы были удивлены тем, как мало генов было индуцировано у крыс обоих видов, когда они потребляли диету с токсином. Мы ожидали огромный список генов — вместо этого обнаружили очень мало».

Когда креозот был новым элементом в рационе отдельных особей N. bryanti, у них были разные реакции. Они демонстрировали признаки сильного стресса, показывая, что из-за отсутствия воздействия такой диеты гены для детоксикации не были активированы.

Доктор Маленке говорит: «Для N. bryanti, но не для N. lepida, по-видимому, существует скрытая стратегия поддержания экспрессии именно правильной комбинации ферментов, подходящей для «нормальной» диеты животного, без изменения этой экспрессии даже при смене рациона. Хотя и очень эффективная, эта стратегия может быть недостатком, например, в условиях изменения климата».