Тасманийские дьяволы становятся устойчивы к раку
Среди распространяются гены, которые, по-видимому, защищают их от смертельной лицевой опухоли.
От онкозаболеваний страдают не только люди, но и животные, причём главная особенность животных опухолей в том, что они обычно заразны. Недавно мы писали о лейкемии двустворчатых моллюсков, чьи злокачественные клетки каким-то образом путешествуют между особями. Более известные виды раков такого рода – трансмиссивная венерическая саркома собаки и лицевая опухоль тасманийского дьявола, которые передаются при непосредственном контакте.
Экологов лицевая опухоль тасманийского дьявола волнует особо, потому как дьявол – довольно редкое сумчатое, и, учитывая 100-процентную смертность заболевших зверей, а также то, что опухоль есть почти во всех «дьявольских» популяциях, можно предвидеть скорое исчезновение его как вида.
Однако, вопреки всем предположениям, тасманийский дьявол чувствует себя хотя и неважно, но всё же не так плохо, как ожидалось. Оказалось, что у него появилась устойчивость к заболеванию. Природу этой устойчивости попытались выяснить Эндрю Сторфер (Andrew Storfer) и его коллеги из Университета штата Вашингтон, Университета Тасмании и Университета Айдахо.
Они проанализировали ДНК без малого трёх сотен особей из трёх разных мест Австралии, сравнивая состояние геномов до и после того, как в популяции появлялась опухоль. Выяснилось, что во всех трёх популяциях заболевание повышало частоту определённых генетических последовательностей в одних и тех же участках ДНК. Эти последовательности включали в себя семь генов, пять из которых имеют отношение к иммунной системе и к онкологическим процессам. Уточним, что речь идёт не о появлении новых генов, но о преимущественном распространении определённых версий генов. Например, у одного и того же иммунного гена может быть версия А и версия Б – такие версии называются аллелями – и вот при появлении заболевания в популяции стали выживать те дьяволы, у которых была версия Б. Подробно результаты исследования описаны в статье в Nature Communications.
Очевидно, те версии генов, которые приобрели среди тасманийских дьяволов особую популярность, как-то повышают устойчивость животных к раку, но как именно, ещё предстоит выяснить, и авторы работы сейчас начинают серию экспериментов, в которых надеются выяснить непосредственные функции этих предположительно противораковых генов. Генетический анализ был проделан только для шестой части генома тасманийского дьявола, и не исключено, что в остальных пяти шестых есть ещё какие-то гены, позволяющие животным противостоять болезни.
Пока же стоит отметить примечательный факт: нам удалось наблюдать эволюционную борьбу против довольно опасного заболевания, и борьбу, судя по всему, небезуспешную. Вполне может быть, что изучение дьявола и его опухоли подскажет нам какие-то идеи для борьбы с нашими, человеческими разновидностями рака.
.
Когда дружба становится враждой
Изобилие пищи разрушает взаимовыгодные отношения живых организмов.
В живой природе можно найти много примеров совместного существования видов, где каждый из «сожителей» извлекает для себя пользу, и даже более того – они становятся друг другу не просто полезны, но необходимы; такое сосуществование называют мутуализмом.
Пчелы опыляют цветы растений, чьим нектаром они питаются. ухаживают за актиниями, защищая их от паразитов и хищников, а в обмен на эти услуги могут беззаботно в них жить. Подобное сожительство, примеры которого вовсе не исчерпываются пчёлами и рыбами-клоунами, дает каждому виду больше шансов на выживание, чем в одиночку.
Однако подобное сосуществование не обязательно остается всегда и во всём взаимовыгодным. Профессор Джефф Гоур (Jeff Gore) и его коллеги из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета обнаружили, что виды, которые приносили друг другу пользу, при изменении условий обитания могут из друзей превратиться в конкурентов, так что один может при некоторых обстоятельствах даже выжить другого.
В лабораторном эксперименте исследователи изучили две разновидности (штамма) пекарских дрожжей – микроскопических одноклеточных грибов вида Saccharomyces cerevisiae. Штаммы производили питательные вещества друг для друга, то есть их сожительство было выгодно для них обоих. Однако ситуация менялась, когда питательную среду дополнительно обогащали.
Пока дрожжи жили впроголодь, вместе им было лучше, чем порознь, и они сильно зависели друг от друга. Но если в среде появлялось много питательных веществ, связь между штаммами ослабевала, и в результате преимущество получала только одна .
Питательность среды для дрожжей зависит не в последнюю очередь от аминокислот – именно их концентрацию меняли в опыте. При повышении уровня аминокислот взаимовыгодная связь между штаммами дрожжей ослабевала, проходя несколько стадий прежде, чем дрожжи становились конкурентами начинали вытеснять друг друга. В небогатой среде дрожжи получали выгоду от совместного существования. При добавлении большего количества пищи штаммам становился не нужен другой партнер, и каждый из них начинал жить только для себя. Еще большее увеличение пищи способствовало росту только одной культуры, при этом другая начинала уменьшаться. И наконец, при высокой концентрации аминокислот в среде всякие остатки взаимовыгодной связи между штаммами полностью исчезали. Полностью результаты эксперимента описаны в статье в PLoS Biology.
Обычно мутуалистические взаимоотношения – те же рыбы-клоуны и их актинии – противопоставляются отношениям «хищник–жертва», как, например, в случае львов и антилоп. Однако, по словам профессору Гоура, на примере дрожжей мы видим, «...что одни и те же организмы могут жить совместно подобно как первым, так и вторым». Авторы работы разработали простую модель, с помощью которой можно прогнозировать динамику отношений между двумя популяциями. «При взаимовыгодном существовании обилие двух видов одинаковое, 50 на 50, размеры популяций достигают равновесия, в то время как в конкурентной среде происходит наоборот, – объясняет Гоур, – поэтому по изменению численности видов мы можем определить тип связи между ними».
Однако не всегда взаимовыгодная связь между организмами может полностью исчезнуть. Исследователи замечают, что изученные штаммы дрожжей генетически очень близки, питаются одними и теми же веществами и схожи по образу жизни, то есть занимают одинаковые ниши в природе. И именно совпадение экологических ниш способствует полной потери связи между штаммами в богатой пищей среде, как это произошло в эксперименте. В то же время такие сожительствующие пары, как рыбы-клоуны и актинии, или муравьи и тли, питаются по-разному. Их взаимоотношения при изменении условий среды, скорее всего, не закончатся полным крахом.
«Считается общепринятым, что сложные условия обитания сплачивают живые организмы, подталкивая их к тому, чтобы приносить пользу друг другу, – говорит Гоур. – Наш эксперимент показывает, что взаимовыгодное сосуществование видов может ослабевать и становиться конкурентным в богатой пищей среде. Нечто подобное обнаруживали и раньше в естественных условиях. Сейчас же мы смогли наблюдать изменения в связях между живыми организмами своими глазами».
.
Понимают ли собаки нашу речь?
Мозг собак по-разному воспринимает интонацию человеческого голоса и звучание слов.
Владельцы собак убеждены, что их питомцы понимают едва ли не всё, что они им говорят. Собаки действительно живо реагируют на человеческую речь, особенно если они слышат любимого хозяина, однако кажется невероятным, что они понимают смысл слов. Поэтому считается, что они реагируют лишь на интонацию, одобрительную или бранную, которую намного проще различить в устной речи.
Однако последние эксперименты исследователей из Будапештского университета указывают на то, что псы в какой-то степени способны отличать друг от друга не только интонации человеческого голоса, но и сами слова. Аттила Андикс (Attila Andics) и его коллеги уже давно изучают взаимную коммуникацию собак и людей; так, в 2014 году они опубликовали в журнале Current Biology статью, в которой утверждали, что собачий мозг воспринимает эмоции в человеческом голосе почти так же, как мозг человека.
Когда мы слышим кого-то, мы можем сразу определить, в каком настроении пребывает говорящий: грустный он, счастливый, злой и т. д. Всё это мы можем сказать, даже не вслушиваясь в слова, просто по звуку речи – у нас в мозге есть специальная область, которая как раз позволяет оценивать голос другого. Как оказалось, что-то похожее есть и у собак, причём и в их мозге, и в нашем в эмоциональный анализ голоса осуществляется в схожих зонах. Чтобы увидеть активность собачьего мозга, подопытных псов пришлось долго и упорно приучать к аппарату магнитно-резонансной томографии – в результате животные прекращали бояться томографа и свободно, без всяких ограничений, находились там всё необходимое время.
В следующих экспериментах решили пойти дальше и проверить, как мозг собак анализирует интонации и звучание конкретных слов. Тринадцать домашних псов четырёх разных пород помещали в томограф (где их никто не держал и откуда они могли сбежать в любой момент) и прокручивали им запись с разными словами, нейтральными (например, «ещё») и с положительным значением (вроде «умница», «молодец» и т. д.). Понятно, что эти слова были из тех, с помощью которых хозяева общаются со своими собаками.
В статье в Science авторы пишут, что левое полушарие у животных сильнее реагировало именно на значение слов: вне зависимости от интонации, похвала вызывала в нём более сильный ответ, чем в правом; с нейтральными же словами таких межполушарных отличий не появлялось. С другой стороны, на интонацию сильнее отзывалось уже правое полушарие. То есть общую интонацию речи и звучание конкретных слов анализируют разные области собачьего мозга.
Одобрительная интонация вызывала более согласованную активность в центрах слуха и в центрах системы подкрепления, которые отвечают за ожидание награды, удовольствие и т. д., и если с такой интонацией произносили к тому же слово, означающее похвалу, то реакция центров удовольствия была ещё сильнее. То есть собаки, анализируя по отдельности интонацию и звучание отдельных слов, могут совмещать одно с другим, делая свои выводы насчёт того, насколько хорошо они выполнили задание и насколько хорошо себя вели.
Это не значит, что псы понимают значение отдельных слов, просто мы, когда их хвалим, используем чаще всего определённые выражения, и собаки, вероятно, запоминают некоторые из слов, которые чаще всего звучат с одобрением, и впоследствии отличают их от всех прочих.
Впрочем, полученные результаты хорошо было бы повторить на большем числе животных, чтобы убедиться в том, что всё описываемое действительно имеет место быть. Кроме того, по словам Грегори Бернса (Gregory Berns) из Университета Эмори, в данном случае никто не проверял, нет ли у участвовавших в эксперименте псов какого-нибудь природного перекоса в пользу одного или другого полушария: ведь если у собаки одна половина мозга от природы активнее, чем другая, то вряд ли тут имеет смысл обсуждать особую реакцию на слова или интонации.
Но если всё действительно так, и домашние собаки и впрямь способны отличать некоторые слова, то тут сразу же возникает вопрос, откуда у них такая способность – была ли она уже у диких предков собак или же появилась в результате искусственного отбора человеком наиболее понятливых особей.
.


