Гризуни вижили харчуючись отруйними рослинами

Група вчених під керівництвом професора Деніз Дірінг з Університету Юти виявила, що деревні пацюки змогли адаптуватися до харчування отруйним креозотовим кущем завдяки генетичним змінам, які збільшили виробництво ферментів для виведення токсинів. Дослідження, опубліковане в журналі Science, демонструє, що еволюція працювала не шляхом створення нових ферментів для розщеплення отрути, а шляхом збільшення кількості вже існуючих генів, що відповідають за детоксикацію.

Креозотовий кущ містить потужні токсичні сполуки, які роблять його непривабливим для більшості тварин. Однак близько 12 000 років тому, наприкінці льодовикового періоду, дві популяції деревних пацюків зіткнулися з необхідністю змінити раціон, коли в їхніх природних середовищах існування вимерли ялівці, а натомість поширився креозотовий кущ. Перед учасниками дослідження постало питання: як ці гризуни змогли вижити, тоді як інші тварини не змогли пристосуватися до нової токсичної їжі?

Результати аналізу геному пацюків показали, що природний добір сприяв множинному подвоєнню генів, які беруть участь у процесах детоксикації. Замість того щоб змінювати ферменти для більш ефективного розщеплення отрути, організм тварин просто почав виробляти їх у значно більшій кількості.

«Еволюція не створювала нових інструментів для нейтралізації токсинів, а просто використала вже наявні механізми, збільшивши їхню потужність, " — зазначає Дірінг. Дослідники з’ясували, що були продубльовані не лише окремі гени, а цілі групи генів, пов’язані з різними процесами очищення організму від отруйних речовин.

Цікаво, що аналогічні генетичні особливості спостерігаються і у людей. Дослідники припускають, що кількість генів, які відповідають за детоксикацію, могла еволюціонувати в людських популяціях залежно від особливостей їхнього раціону, зокрема наявності отруйних рослин у харчуванні. Це відкриття також пояснює, чому різні люди метаболізують ліки з різною швидкістю.

Ще одне цікаве спостереження стосується швидкості еволюційних змін у деревних пацюків. На відміну від багатьох інших адаптаційних процесів, які тривають сотні тисяч або навіть мільйони років, цей перехід відбувся відносно швидко за мірками еволюції. Дослідники виявили, що подвоєння генів і підвищена експресія відповідних білків у двох незалежних популяціях деревних пацюків відбулося в межах кількох тисячоліть.

Розуміння механізмів такої швидкої адаптації може допомогти вченим краще зрозуміти, як тварини та люди пристосовуються до нових умов харчування, особливо у випадках, коли їжа містить токсини. Це також може дати підказки щодо еволюції механізмів метаболізму ліків у людському організмі, що відкриває нові можливості для персоналізованої медицини та фармакогенетики.

Таким чином, дослідження не лише проливає світло на унікальні адаптаційні механізми деревних пацюків, а й допомагає зрозуміти загальні принципи еволюції детоксикації у ссавців.