Смертельный паразит птиц эволюционирует с исключительно высокой скоростью

Новое исследование разрушительной болезни птиц, перешедшей в середине 1990-х годов от домашней птицы к американским чечевицам, показывает, что ответственная за болезнь бактерия эволюционирует исключительно быстро. Более того, как с удивлением обнаружили учёные, быстро эволюционирующий микроб потерял ключевой фрагмент своего генома после перехода к новому хозяину. Утраченная часть содержала гены, составлявшие иммунную систему микроба, сообщают исследователи в выпуске PLoS Genetics от 9 февраля.

Когда зимой 1994 года в районе Вашингтона, округ Колумбия, тысячи диких американских чечевиц начали умирать от загадочной глазной инфекции, учёные были озадачены. Вскоре они идентифицировали причину — бактерию Mycoplasma gallisepticum, обычную причину респираторных инфекций у индеек и кур, ранее известную только для домашней птицы.

К 1995 году болезнь распространилась по восточной части континента, достигнув Квебека на севере и Флориды на юге. С тех пор эпидемия распространилась на запад до Калифорнии и, по оценкам, уничтожила сотни миллионов птиц.

В новом исследовании учёные сравнили геномы дюжины штаммов Mycoplasma gallisepticum, отобранных у заражённых американских чечевиц в период с 1994 по 2007 год. Используя метод пиросеквенирования, они смогли измерить эволюцию в очень короткие сроки и отследить переход к новому хозяину в реальном времени.

Исследователи обнаружили, что микроб эволюционирует с пугающей скоростью — в 10–100 раз быстрее, чем предыдущие оценки для любой другой бактерии.

Сравнение ДНК-последовательностей штаммов из домашней птицы и от американских чечевиц выявило неожиданное: после перехода некоторые части генома паразита начали разрушаться. Mycoplasma gallisepticum изначально имеет крошечный геном (менее 1000 генов), но паразит постепенно потерял более 50 генов, особенно тех, что составляют его иммунную систему.

Одной из основных функций утраченных генов была защита Mycoplasma от атак бактериофагов — естественных вирусов, паразитирующих на микоплазмах.

Учёные наблюдали аналогичное явление у ВИЧ: при заражении нового хозяина вирус теряет специфические иммунные защиты, которые были необходимы в прежнем хозяине. Потеря этих "дорогостоящих" в поддержании защит позволяет штаммам быстрее размножаться и распространяться — принцип "используй или потеряй".

Mycoplasma gallisepticum не передаётся людям. Она может заражать и других птиц (американских чижей, пурпурных чечевиц, вечерних и сосновых дубоносов), но ни у одного вида последствия не были столь разрушительными, как у американских чечевиц.

Исследователи предполагают, что если штаммы, поражающие чечевиц, потеряли генетический механизм защиты от бактериофагов своего прежнего хозяина (домашней птицы), то повторное внедрение этих бактериофагов могло бы стать одним из способов контроля заболевания.

Это исследование впервые показывает, что для понимания пандемии важен третий игрок — бактериофаги, на что раньше не обращали внимания.