У тасманийских дьяволов развивается полигенный ответ на трансмиссивные опухоли

Лицевая опухоль тасманийского дьявола (devil facial tumour disease, DFTD) была впервые описана в 1996 году. DFTD — один из нескольких примеров заразного рака, при котором злокачественные клетки ведут себя как патогены и передаются от одной особи к другой. DFTD представляет собой серьезную угрозу для вида, поскольку после появления этой болезни численность тасманийских дьяволов сократилась на 80%, а местами и на 90%. В 2014 году была описана вторая, независимая линия DFTD, получившая название DFT2. Обе формы DFTD несут схожий набор мутаций и, по-видимому, произошли из одной ткани. Несмотря на смертоносность DFTD, у тасманийских дьяволов быстро эволюционирует иммунный ответ на заболевание, а у некоторых особей даже наблюдается спонтанная регрессия опухолей.

Коллектив ученых из США и Австралии выяснил, какие генетические вариации тасманийских дьяволов могут быть связаны с развитием защитного ответа на опухоли. Авторы провели таргетное секвенирование геномов 2 562 животных из разных популяций, причем часть образцов была взята еще до того, как в популяциях появилась DFTD. Полученные данные были использованы для изучения эволюции тасманийских дьяволов, протекающей в наши дни.

Чтобы выявить геномные сигнатуры положительного отбора у тасманийского дьявола в историческом контексте, ученые анализировали также публично доступные геномы других сумчатых — домового опоссума (Monodelphis domestica) и кенгуру Евгении (Notamacropus eugenii), а также недавно опубликованный полный транскриптом коалы (Phascolarctos cinereus). Кроме того, авторы оценили возможность рекуррентого отбора у тасманийского дьявола, то есть циклического процесса, при котором ряд локусов постоянно подвергается отбору.

Анализ геномных данных выявил однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), которые, предположительно, имеют отношение к адаптации к DFTD. Из них 144 с большой вероятностью относятся к современному отбору, связанному с давлением DFTD. Стоит отметить, что сила отбора для ряда SNP отличалась в разных популяциях. Историческим отбором затронуты 1 773 генов, задействованных в самых разных биологических процессах. 16 генов, по-видимому, подвергались отбору в прошлом и эволюционируют в настоящем, то есть являются предметом рекуррентного отбора. Эти гены связаны с регуляцией транскрипции, работой нервной системы и функционированием центросом.

Ученые выяснили, что в ответ на DFTD быстрой эволюции подвергаются гены множества перекрывающихся сигнальных путей, а предметом исторического отбора, в частности, является сигнальный путь Wnt, тесно связанный с канцерогенезом. Таким образом, в настоящее время у тасманийских дьяволов формируется полигенный защитный ответ на DFTD, и, вероятно, в скором времени вирулентность DFTD будет снижаться. Авторы планируют в дальнейшем сравнить действие разных видов отбора при DFTD с таковым при DFT2.