Древние куры, коровы и свиньи могут хранить секреты современных болезней животных
Современное поголовье сельскохозяйственных животных огромно: 30 миллиардов кур, 1 миллиард коров и почти 800 миллионов свиней.
Хотя сельское хозяйство зародилось 8–10 тысяч лет назад, кардинальные изменения в отношениях человека с фермерством и сельскохозяйственными животными произошли лишь в последние сто лет.
Изменения и вызовы
«Мы перешли от использования животных в основном для тягловой силы и мелкомасштабного фермерства — кур на заднем дворе и нескольких свиней в загоне — к промышленному животноводству», — говорит Лоран Франц, профессор палеогеномики животных в Мюнхенском университете имени Людвига и Максимилиана.
Изменения коснулись не только масштабов, но и самих животных, что иногда видно по их скелетным останкам. Ученые изучают этот процесс, секвенируя древнюю ДНК животных, чтобы понять, как сделать современный скот более устойчивым.
Домашние животные начали адаптироваться к среде, измененной человеком, а люди стали селективно разводить особей с полезными признаками — от подходящего размера до сговорчивого характера. Это привело к изменениям во внешности и поведении, например, к большей покорности.
Некоторые эпохи демонстрируют видимые физические изменения, например увеличение размера скота во времена Римской империи. Затем свиньи и крупный рогатый скот стали мельче, но после эпидемии чумы в XIV веке снова начали увеличиваться. Причины этих изменений все еще изучаются.
Генофонд
Франц исследует генетику домашнего скота за последние 3000 лет в проекте PALAEOFARM. Свиньи, вероятно, были одомашнены дважды — на Ближнем Востоке и в Китае. В Европе они столетиями свободно скрещивались с местными кабанами, но в XIX веке сюда завезли более продуктивных китайских свиней.
С крупным рогатым скотом ситуация иная. Их исходный генофонд был меньше, и люди вряд ли скрещивали их с диким и агрессивным предком — вымершим туром (бык до 1,8 м в холке).
Франц собирает древние кости на археологических раскопках (например, в средневековом Любеке или поселениях викингов и англосаксов около Йорка) и секвенирует их геномы, сравнивая с ДНК современных пород.
Борьба с болезнями
Особый интерес представляют болезни животных. Массовые захоронения скота в Северной Европе в XVI–XVIII веках, вероятно, были вызваны чумой крупного рогатого скота (rinderpest). Франц хочет понять генетику выживших и погибших животных, а также идентифицировать патогены.
Эти знания могут помочь в лечении современных болезней. Например, в Шотландии уже создали методом генного редактирования свиней, устойчивых к смертельному респираторному вирусу. Древняя ДНК может подсказать, какие участки генома можно изменить для устойчивости к болезням. Это также причина сохранять редкие породы — они могут нести полезные генетические варианты.
«Для крупного рогатого скота это особенно важно для будущего, для потенциальной устойчивости к инфекционным заболеваниям и засухе», — говорит Франц. Из-за меньшей численности популяции и интенсивной селекции генетическое разнообразие у крупных животных, как правило, меньше, чем у мелких.
История кур
Курица, вероятно, произошла от банкивской джунглевой курицы, которая появилась в деревнях и городах Юго-Восточной Азии с развитием рисоводства. В Европу птица попала около 800 г. до н.э., и ее разводили римляне.
В конце XIX — начале XX века куры на фермах были более стройными, похожими на диких предков. Современные же птицы округлы: селекция за последние 70 лет ради промышленного птицеводства изменила их.
«Куры растут в три раза быстрее, чем даже 50 лет назад», — отмечает Франц.
Зооархеолог Офели Лебрассёр изучает историю кур, их появление в Европе и эволюцию. Теперь в проекте ARAUCANA она исследует их загадочное происхождение в Южной Америке.
«Сегодня Южная Америка представляет собой "плавильный котел" европейских, полинезийских и азиатских кур», — говорит она.
Загадка Южной Америки
Как и когда куры впервые попали на континент, остается загадкой. В конце XV века их привез Колумб, «но их всех съели из-за голода». Европейцы снова завезли кур в XVI веке, но неясно, появились ли раньше полинезийские куры.
Лебрассёр секвенирует древнюю ДНК из куриных костей с археологических памятников Южной Америки (особенно в Аргентине), чтобы найти генетические следы их происхождения. Ее также интересуют местные «дворовые» куры, которые могут быть лучше адаптированы к местной среде, в отличие от Европы.
Вирус кур
Современные фермеры выбирают продуктивные породы, что сужает генетическое разнообразие и повышает уязвимость к болезням. Решением может быть введение генов от традиционных пород, особенно устойчивых к заболеваниям.
Франц изучает болезнь Марека — смертельное заболевание, вызываемое высококонтагиозным вирусом герпеса, при котором у птиц поражаются нервы и образуются опухоли.
«Промышленное производство кур повлияло на эволюцию вируса», — говорит он. Его исследования выявили менее смертоносные древние штаммы вируса и гены кур, обеспечивавшие защиту.
«Мы могли бы найти новые способы борьбы с этой современной болезнью или улучшить вакцины», — заключает Франц.