
Рак, який вбиває тасманійських дияволів, виявився еволюційно консервативним
Фахівці відстежили еволюцію лицьової пухлини диявола (DFTD1) - інфекційного раку, який поставив тасманійських дияволів на межу вимирання. Дослідження підтвердило, що хвороба зародилася на північному сході Тасманії: саме тут виникли п'ять еволюційних ліній, дві з яких згасли, а три інші поширилися по всьому острову. При цьому, незважаючи на десятиліття еволюції, з генетичної точки зору DFTD1 змінилася досить слабко: як зазначається у статті для журналу, часом клітини в одній людській раковій пухлині схожі один на одного менше, ніж пухлини дияволів з різних кінців Тасманії.
Ще кілька десятиліть тому тасманійські дияволи () були звичайні на своєму рідному острові. Однак у середині 1990 років серед них почав поширюватися інфекційний рак - так звана лицьова пухлина диявола (DFTD1; існує також менш відома і більш рідкісна DFTD2, яку відкрили всього кілька років тому), яка передається від особини до особини при укусах за морду. За рік-півтора після зараження вона розростається настільки, що не дає тваринам харчуватися і призводить їх до загибелі.
За розрахунками зоологів, тільки з 1996 по 2016 роки лицьова пухлина погубила понад 80 відсотків популяції тасманійських дияволів. Хоча деякі частини острова поки залишаються вільними від хвороби, а подекуди тварини навіть почали виробляти стійкість до неї, фахівці дивляться в майбутнє виду з песимізмом: без екстраординарних заходів з охорони він може зникнути в дикій природі вже до 2030-2040 років.
Щоб допомогти тасманійським дияволам вижити, вченим потрібно більше дізнатися про загрозливу їм хворобу. На сьогоднішній день вже відомо, що пухлина являє собою клональну лінію злоякісних клітин, яка сталася від шваннівських клітин однієї особини, а потім широко поширилася в популяції. Однак як саме відбувалося її поширення по острову, поки неясно.
Розібратися в цьому питанні вирішила команда дослідників на чолі з Елізабет Мерчисон (Elizabeth P. Murchison) з Кембриджського університету. Вони проаналізували геноми 648 лицьових пухлин дияволів, зібраних по всій Тасманії з 2003 по 2018 рік. Виділивши 456 однонуклеотидних варіацій, а також 932 варіації числа копій і 94 соматичні мітохондріальні мутації, автори змогли побудувати філогенетичне древо захворювання.
Дослідники виявили, що вже на ранніх етапах еволюції, тобто до 2003 року, DFTD1 розділилася на п'ять еволюційних ліній. Вони отримали умовні назви A, B, С, D і E. До клади D належать дві пухлини з вибірки, а до E - всього одна. Судячи з усього, обидві ці лінії зникли. Натомість три, на які припадає 99 відсотків вибірки, широко поширилися Тасманією.
Філогенетичні дані підтверджують зроблені раніше спостереження, згідно з якими DFTD1 зародилася на північному сході Тасманії в 1980 або 1990 роках, а потім вразила популяції дияволів з високою щільністю, які населяли схід і центр острова. Пізніше хвороба проникла на північний захід.
Лінії A, B і C, швидше за все, також розійшлися на північному сході. Клада А розділилася на дві: А1 поширилася на південь уздовж східного узбережжя, а A2 колонізувала центр, після чого продовжила рух на північний захід і південь. Клада B вразила центральні, північні та східні популяції (і в окремих регіонах витіснила лінію А, можливо, завдяки здатності існувати в пореділих популяціях дияволів), а скарба C рухалася на захід, поступово досягнувши узбережжя.
Принаймні 37 дияволів виявили пухлини, що належать до різних еволюційних ліній. Це не тільки вказує на те, що зараження одним типом DFTD1 не захищає від інших, але й свідчить про можливу конкуренцію пухлинних клітин з різних скарб всередині одного господаря. Додатковий аналіз показав, що найчастіше DFTD1 закріплюється на нижній щелепі, а потім вражає всю морду.
Цікаво, що, незважаючи на десятиліття еволюції, з генетичної точки зору DFTD1 змінилася досить слабо. Як зазначають автори, різні ракові пухлини в однієї людини (а часом і клітини всередині однієї пухлини) відрізняються один від одного сильніше, ніж лицьові пухлини дияволів з різних кінців Тасманії. Ймовірно, вже на ранніх етапах DFTD1 придбала геномну конфігурацію, яка ідеально підходить для зараження господарів і розмноження всередині них. Тим не менш, еволюція захворювання все-таки триває. Наприклад, автори виявили сліди позитивного відбору по локусу, спрямовані на прискорену проліферацію клітин.
Автори сподіваються, що їхня робота дозволить зробити заходи з охорони тасманійських дияволів більш ефективними. Крім того, вона може пролити світло на еволюцію інфекційних видів раку.
Найбільш ефективним методом порятунку тасманійських дияволів від вимирання вважається створення страхувальних популяцій, вільних від хвороби. Нещодавно фахівці почали створювати таку популяцію в материковій Австралії, де дияволи зникли близько трьох тисяч років тому. Є надія, що проект не тільки дозволить зберегти зникаючий вигляд, але і піде на користь місцевій екосистемі, яка страждає від завезених хижаків, таких як кішки і лисиці.