Исследователи показали, что когда плодовые мушки эволюционируют совместно с вирусами, происходят генетические изменения, отличные от тех, что вызваны первым столкновением с вирусом, изменяя восприимчивость насекомых к будущим инфекциям.
Выводы, опубликованные в eLife, помогают ответить на фундаментальный вопрос биологии инфекционных заболеваний: почему одни люди генетически устойчивы к инфекции, а другие генетически восприимчивы? Ответ на этот вопрос имеет потенциальное значение для снижения заболеваемости, например, когда генетическая изменчивость играет роль в способности комара передавать малярию.
«Глядя на людей или бактерии, вы обнаружите, что некоторые люди устойчивы к патогенной инфекции, а другие восприимчивы», - объясняет Фрэнк Джиггинс, руководитель группы Кембриджского университета в Великобритании и автор исследования. «Часто считается, что эти различия являются результатом совместной эволюции патогенов и их хозяев, и мы хотели официально проверить эту идею, используя мух и вирусы».
Команда использовала четыре вида плодовых мушек, чтобы сравнить генетические вариации, вызванные встречающимися в природе (эндемичными) вирусами насекомых, называемыми сигма-вирусами, с вариациями, вызванными неэндемичными вирусами других видов насекомых. У всех четырех видов плодовых мух чувствительность к эндемичным сигма-вирусам значительно различалась по сравнению с вирусами других видов. Например, вирусная нагрузка (количество вирусных частиц) у одного из видов плодовой мухи для неэндемичных вирусов увеличилась в 1294 раза по сравнению с эндемичным вирусом. Это говорит о том, что мухи более восприимчивы к неэндемичным вирусным инфекциям.
Затем команда исследовала, различалась ли генетическая основа устойчивости к вирусам для эндемичных (совместно эволюционировавших) и неэндемичных вирусов. Они искали известные генетические варианты в геномах плодовых мушек и изучали их влияние на вирусную нагрузку. Их воздействие на эндемичный вирус было сильнее, чем на вирусы других видов, а это означает, что генетические варианты, обеспечивающие устойчивость к эндемичным сигма-вирусам, не защищают от других видов вирусов.
В ходе этих первоначальных экспериментов были взяты образцы мух с разнообразным генетическим строением из одного места. Для дальнейшего изучения того, как коэволюция вирусов формирует генетику мух, команда нанесла на карту известные гены устойчивости в коллекции генетически сходных плодовых мушек со всего мира. Результаты подтвердили их более ранние выводы о том, что существует значительно больше генетических вариаций в восприимчивости к коэволюционному вирусу, чем к неэндемическому вирусу. Предыдущий результат по одной популяции мух оставался верным при отборе мух с шести континентов.
«Мы обнаружили большую генетическую изменчивость в восприимчивости к вирусам, которые естественным образом заражают плодовых мушек, по сравнению с вирусами, которые этого не делают, что позволяет предположить, что селекция этих патогенов привела к увеличению степени изменчивости восприимчивости», - заключает Бен Лонгдон. Сэр Генри Дейл, научный сотрудник фонда Wellcome Trust и Королевского общества Эксетерского университета, Великобритания, а также автор исследования. «Наши результаты показывают, что, когда патоген заражает новый вид-хозяин, может быть гораздо меньше генетических различий в восприимчивости среди людей, чем обычно. Это может сделать популяции уязвимыми для эпидемий патогенов, которые ранее циркулировали среди других видов-хозяев."