Частота вспышек собачьей чумы влияет на окраску волков

Ученые из США показали, что локус, контролирующий черную окраску у волков, ассоциирован с ростом выживаемости при заражении чумой собак. Поэтому частота встречаемости черных волков связана с частотой вспышек заболевания — чем больше вспышек, тем больше черных волков. Также это объясняет, почему черный окрас остается в популяции, несмотря на низкую плодовитость черных самок.

Credit:
123rf.com

Цвет окраски часто бывает связан с состоянием животного и его иммунологическим статусом и может быть использован для оценки приспособленности при спаривании. Со сменой условий между разными областями ареала обитания может образовываться так называемая клинальная изменчивость — постепенное изменение фенотипа с широтой или долготой. Подобный эффект наблюдается и в популяции волков Северной Америки — черные волки почти не встречаются на высоких широтах, но их численность возрастает при движении на юго-запад. Новое исследование показало, что это явление может быть связано с вариациями в частоте вспышек чумы собак.

Чума собак — острое и очень заразное вирусное заболевание, поражающее почти всех представителей отряда хищные и характеризующееся высокой смертностью. Черная окраска у волков кодируется локусом K гена CBD103. Дикий аллель k обеспечивает нормальное взаимодействие генов Agouti и Mc1r, приводящее к образованию серой окраски. Трехнуклеотидная делеция, присутствующая в аллеле K, блокирует нормальное функционирование гена Agouti и приводит к образованию черной окраски. При этом генотипы KK и Kk оба дают неотличимую черную окраску, однако обладают разным уровнем приспособленности, что указывает на то, что различия в генотипе влияют на приспособленность не только через формирование окраски.

Локус K не только участвует в формировании окраски, но также кодирует β-дефенсин — белок, участвующий в иммунном ответе на респираторные инфекции, в том числе на инфекцию чумой собак. Это позволило ученым предположить, что цвет окраски волков варьирует в зависимости от частоты заболеваемости чумой собак.

Для проверки этого предположения ученые проанализировали 12 популяций волков на присутствие антител к чуме собак. Исследование показало, что у волков, имеющих антитела, вероятность обладать черной окраской повышается с 25% до 32%.

Далее ученые проанализировали данные мониторинга популяции волков Йеллоустонского национального парка, который велся с момента реинтродукции волка на данной территории. На основе данных о выживаемости разных фенотипов и исторических данных о вспышках чумы собак ученые создали модель, позволяющую предсказывать процент черных волков в популяции при разных стратегиях выбора партнера и частоте вспышек чумы собак. Модель также учитывала раннее опубликованные данные о том, что серые самки в нормальных условиях на 25% более плодовиты, чем черные.

Модель симулировала три стратегии выбора партнера — дисассортативное скрещивание, где спаривание чаще происходит с особями отличающегося фенотипа; ассортативное скрещивание, где предпочтение при спаривании отдается схожему фенотипу; и случайное скрещивание, не зависящее от фенотипа.

При инициализации модели с условиями, соответствующими состоянию популяции после реинтродукции волков в Йеллоустонский национальный парк, результаты моделирования повторяли исторические данные о проценте черных волков при моделировании дисассортативного и случайного скрещивания, но не при ассортативном скрещивании. Это соотносится с данными мониторинга, которые показывают, что йеллоустонские волки скрещиваются дисассортативно.

Модель показала, что ассортативное скрещивание, ведущее к полному исчезновению черной окраски, является оптимальной стратегией при частоте вспышек чумы собак менее, чем один раз в 10 лет. При более частых вспышках оптимальной стратегией является дисассортативное скрещивание, ведущее к увеличению количества гетерозигот. Впрочем, авторы говорят о том, что закономерность, скорее всего, более сложная.

Ученые считают, что подобные популяционные закономерности можно обнаружить и у других видов животных, так как для многих млекопитающих, птиц и рептилий показана связь устойчивости к патогенам с окраской. Таким образом, окраска может служить индикатором самых различных аспектов приспособленности организма, ее можно использовать для адаптации стратегий размножения к различным условиям.

Японский волк — ближайший родственник собак

Источник:

Sarah Cubaynes, et al. Disease outbreaks select for mate choice and coat color in wolves // Science, vol. 378, issue 6617, published October 20, 2022. DOI: 10.1126/science.abi8745

Добавить в избранное