Четвероногие выжившие: Крысы прекрасно приспособились к жизни в наших больших городах. Грызуны извлекают выгоду из особых генетических изменений, как показало исследование крыс Нью-Йорка. Соответственно, городские крысы несут поразительное количество последовательностей генов, которые, среди прочего, могут защитить их от стресса, патогенов и токсинов. Их переваривание сахара и жира также, по-видимому, усилено.
Крысы не совсем популярны среди нас, людей: они считаются вредителями, переносчиками чумы и резервуаром для опасных, устойчивых микробов. Несмотря на свою плохую репутацию, крысы - очень социальный, адаптируемый и умный вид. Они торгуются, могут испытывать угрызения совести и даже мечтать о будущем. Кроме того, эти грызуны успели завоевать себе почти все места обитания - в том числе и особенно наши большие города.
Следы в геноме?
Но что делает городских крыс такими успешными? Исследователи давно подозревали, что крысы, живущие в городских условиях, выработали особые приспособления, чтобы справляться со стрессом, искусственной средой и диетой, состоящей в основном из наших объедков. Теоретически эти адаптации должны проявляться и в геноме городских крыс: благоприятные варианты генов должны быть более распространены у городских крыс, чем у их сельских собратьев.
Арбель Харпак из Колумбийского университета в Нью-Йорке и его коллеги выяснили, правда ли это. Чтобы поймать коварных городских крыс, в разных точках Манхэттена расставлены ловушки с беконом, арахисовым маслом и овсом. Они взяли образцы ДНК у 29 пойманных таким образом крыс и проанализировали их в лаборатории.
В полученных геномах исследователи искали последовательности ДНК, так называемые гаплотипы, которые были более распространены у городских крыс, чем соответствовали бы нормальному разнообразию генов. Такие скопления считаются признаком текущих генетических адаптаций, так называемых «выборочных зачисток».
Заметные генетические изменения
Результат: в геноме городских крыс Нью-Йорка действительно есть некоторые аномалии. «Мы нашли кандидатов для выборочного сканирования вблизи или внутри генов, связанных с метаболизмом, питанием, развитием органов и двигательным поведением», - сообщают Харпак и его команда.«В некоторых из основных локусов мы наблюдали только один гаплотип у всех подопытных животных».
Эти результаты были подтверждены путем сравнения ДНК городской крысы с ДНК крыс из сельских районов северо-восточного Китая - области, которая считается первоначальным домом крыс вида Rattus norvegicus. Анализы показали: «Китайские генотипы часто гетерогенны по локусам генов, в то время как нью-йоркские крысы однородны», - сообщают исследователи. Это говорит о том, что генетические адаптации были фактически приобретены городскими крысами впоследствии.
Нос для городских ароматов и хорошего переваривания жиров
По мнению ученых, это подтверждает, что городские крысы Нью-Йорка особым образом приспособились к жизни в городских джунглях. Помимо прочего, у них есть изменения в некоторых генах, отвечающих за обонятельные рецепторы и реакцию на химические раздражители. Это говорит о том, что городские крысы приспособились к запахам города.
Городские крысы также несут адаптацию генов, которые помогают им находить и переваривать пищу. «Рацион горожан все чаще включает переработанные сахара и жиры», - объясняют Харпак и его коллеги. Это вредно не только для человека, но и для крыс. В этом отношении вполне уместно, что городские крысы несут несколько изменений в генах переваривания сахара и жира, как показали анализы.
Защищен от токсинов, стресса и болезней
Но жизнь в городе таит и новые опасности для крыс - и они, по-видимому, к этому приспособились, по крайней мере частично. Исследователи сообщают, что заметное изменение ДНК близко к гену, который может способствовать расщеплению поступивших токсинов. Это может помочь городским крысам защитить себя от загрязняющих веществ и ядов.
Другие изменения затрагивают гены иммунной системы - еще один признак адаптации к нездоровой среде. Другая бросающаяся в глаза последовательность ДНК может свидетельствовать о том, что жизнь в большом городе также оказывает нагрузку на психику крыс. Потому что он находится в гене, связанном с психическими расстройствами и психологическими последствиями стресса в раннем детстве у людей.
«Генетическая адаптация и фенотипическая пластичность считаются ключевыми факторами успеха крыс и других городских видов», - говорят Харпак и его команда. «Наши результаты показывают, что эти адаптации у нью-йоркских крыс обусловлены, по крайней мере частично, быстрыми изменениями в составе генов этой популяции посредством естественного отбора».