Малярийные комары раскрывают стратегии защиты от патогенов
Исследование малярийных комаров в Африке к югу от Сахары, проведённое под руководством учёных из Корнелла, выявило свидетельства двух различных эволюционных путей в иммунных системах соседствующих групп комаров.
Гены иммунной системы животных могут эволюционировать двумя основными способами в постоянной борьбе с патогенами: развивать разнообразные формы генов (аллели) для противостояния широкому спектру патогенов или, когда доминируют лишь несколько патогенов, развивать один или несколько специализированных аллелей против наиболее распространённых инфекций.
Исследователи обнаружили, что обе эти адаптивные стратегии реализуются в одних и тех же генах иммунной защиты у разных субпопуляций комара-переносчика человеческой малярии Anopheles gambiae.
Исследование, опубликованное 8 марта в журнале с открытым доступом PLoS Biology, было сосредоточено на кластере генов APL1, которые являются частью иммунной защиты комаров против малярийных плазмодиев и других патогенов. Малярия поражает людей, но также делает больными и комаров-переносчиков.
С точки зрения эволюционной биологии, наблюдение обеих этих моделей в одном гене является очень необычным и подтверждает обе теории.
Гены APL1 одной субпопуляции A. gambiae (популяция "S") несли в 10 раз больше генетического разнообразия, чем типичные гены этого вида. В то же время вторая субпопуляция комаров (популяция "M"), обитающая в том же географическом районе, что и "S", показала малое генетическое разнообразие среди аллелей APL1, что указывает на недавний, сильный естественный отбор.
В популяции "M" естественный отбор, вероятно, нацелен на один или ограниченный набор патогенов. Поскольку различий в передаче малярии людям между двумя популяциями не обнаружено, исследователи пришли к выводу, что сильный естественный отбор в популяции "M" вызван патогеном, отличным от малярии.
Две популяции различаются местами откладывания яиц, что позволяет предположить, что в воде может присутствовать патоген, заражающий личинок популяции "M". Малярийные плазмодии могут быть здесь второстепенным фактором.
Кроме того, в независимо опубликованном отчёте был обнаружен родственный ген иммунной защиты Tep1, который демонстрировал ту же закономерность: высокое генетическое разнообразие в популяции "S" и всего несколько аллелей в популяции "M". Гены Tep1, расположенные на отдельной хромосоме, экспрессируют белки, которые физически связываются с белками APL1, образуя комплекс для борьбы с болезнями.
Обнаружение этой же модели эволюции в разных частях генома необычно и предполагает, что гены могут эволюционировать согласованно.
Для специалистов по переносчикам болезней и исследователей общественного здравоохранения эти гены могут иметь значение в борьбе с малярией. Различия в генетическом разнообразии потенциально могут влиять на передачу болезни людям или на восприимчивость комаров к другим патогенам, хотя доказательств этому пока нет.
Соавторами исследования выступили учёные из Института Пастера в Париже, Университета Миннесоты, Университета Бамако в Мали и Института исследований в целях развития в Камеруне. Исследование финансировалось National Institutes of Health (NIH).