Эволюционная цена борьбы с паразитами: колюшки предпочитают рубцевание или терпимость

Колюшки, заражённые ленточным червём, вес которого составляет до трети массы рыбы, несут серьёзную нагрузку. Исследование, опубликованное в Science 8 сентября, показывает, что трёхиглые колюшки эволюционировали устойчивость к паразитам, но эта устойчивость имеет свою высокую цену.

Около 12 000 лет назад, когда колюшки перешли из морских вод в пресноводные озёра, они столкнулись с ленточными червями. Паразиты, достигавшие 25–33% массы рыбы, проникали в брюшную полость. Некоторые популяции рыб быстро выработали защиту: иммунная система формировала вокруг червя рубцовую ткань, останавливая его рост. Другие популяции почти не образовывали рубцов, терпя паразита.

Популяции с разной стратегией могут жить в соседних озёрах. Чтобы выяснить генетическую причину этого различия, учёные изучили колюшек из близлежащих озёр Робертс и Гослинг на острове Ванкувер.

• Озеро Робертс: рыбы агрессивно рубцуются, останавливая рост червей.
• Озеро Гослинг: рыбы почти не рубцуются, терпя паразита.

Ключевое различие — самки из озера Робертс размножаются гораздо менее успешно, вероятно, из-за обилия рубцовой ткани в брюшной полости.

Чтобы выделить гены, ответственные за рубцевание, исследователи скрестили рыб из двух озёр, получив гибридов, а затем скрестили гибридов между собой. Это создало второе поколение с разнообразными комбинациями генов. Именно этих рыб заразили ленточными червями.

Сравнив геномы рыб с большим количеством паразитов и рыб с сильным рубцеванием, учёные сузили поиск до нескольких генов. Наиболее активным оказался ген, тесно связанный с процессом рубцевания и у мышей — иммунная система у всех позвоночных работает схожим образом.

Анализ этого гена в исходных популяциях показал, что у терпимых колюшек из озера Гослинг он недавно эволюционировал. Похоже, существует постоянное эволюционное давление в пользу терпимости к паразиту вместо борьбы с ним.

«Это одна из немногих работ, проведённых как в дикой природе, так и в лаборатории, которая показывает высокую эволюционную цену устойчивости к паразитам», — говорит Дэн Болник. Самки колюшек с обильным рубцеванием имеют на 80% меньше шансов успешно размножиться. Хотя ленточные черви замедляют рыбу и повышают риск быть съеденной птицей, они, похоже, не влияют на размножение напрямую.

Это исследование подчёркивает иммунологическое разнообразие между популяциями, его происхождение и влияние на здоровье. Понимание баланса затрат и выгод иммунного ответа критически важно для управления инфекционными заболеваниями у животных и людей.