Яд на обед: как древесные крысы адаптировались к токсичному креозоту

Биологи из Университета Юты сузили поиск генов детоксикации, которые позволили древесным крысам (packrats) перейти с можжевельника на токсичный куст креозота, когда потепление климата изменило флору на юго-западе США 18 700–10 000 лет назад.

Вынужденная смена диеты

По мере потепления в указанный период можжевельник исчез с территории нынешней пустыни Мохаве. Его место заняли кусты креозота, листья которых покрыты смолой, составляющей до 24% сухого веса растения. Для древесных крыс это означало: «либо ешь это, либо уходи» (проф. Денис Диринг).

Поиск генов детоксикации

Учёные поймали по восемь древесных крыс из двух регионов:

  • Пустыня Мохаве (где крысы давно питаются креозотом).
  • Большой Бассейн (где крысы питаются менее токсичным можжевельником).

Грызунов кормили гранулами для кроликов с добавкой либо креозота, либо можжевельника. С помощью микрочипов (содержащих фрагменты ~40 000 генов лабораторной крысы, включая 224 известных гена биотрансформации) проанализировали активность генов в печени, производящих ферменты для обезвреживания токсинов.

Ключевые результаты

  1. 24 кандидата: Обнаружено 24 гена, которые у крыс из Мохаве активировались на диете с креозотом сильнее, чем у их сородичей из Большого Бассейна. Эти гены могут быть ключевыми для потребления креозота.
  2. Разница в адаптации: Крысы из Мохаве, питаясь креозотом, сохраняли вес, а крысы из Большого Бассейна — теряли. Это указывает на эволюционную адаптацию популяции Мохаве к новому токсину.
  3. Сохранённая способность: Когда обе группы ели можжевельник, различия в экспрессии генов и способности к его детоксикации были меньше. Это значит, что крысы из Мохаве ещё не полностью утратили умение обезвреживать свой прежний корм.

Значение исследования

  • Понимание адаптации: Исследование помогает понять, как травоядные позвоночные справляются с токсичными диетами в природе.
  • Климат и токсины: При повышении уровня CO2 в атмосфере растения, включая креозот, могут производить больше токсинов, так как они построены из атомов углерода. Изучение адаптации животных к таким изменениям становится особенно актуальным.
  • Потенциальное применение: В будущем, после точного определения ключевых генов среди 24 кандидатов, их можно будет использовать для потенциальной модификации домашнего скота, чтобы он мог питаться креозотом на обширных территориях пустыни Мохаве.

Исследование, опубликованное в журнале Molecular Ecology, финансировалось Национальным научным фондом (NSF).