Под бетонной дренажной трубой на окраине города в Ботсване стая полосатых мангустов готовится покинуть свое логово. Выбравшись из тени на свет, животные размером с кошку сканируют местность в поисках признаков опасности и возможностей найти что-нибудь поесть во все более людном районе.
Незаметно для них, генетика членов этого отряда - и им подобных - дает исследователям из Колледжа природных ресурсов и окружающей среды новое понимание того, как и почему поведение животных меняется в непосредственной близости от человеческого развития и как это изменения могут повлиять на распространение инфекционных заболеваний.
Исследователи использовали генетические инструменты для выявления изменений в поведении мангустов, живущих в городских центрах и природных зонах, и получили важную информацию о том, как лучше моделировать передачу болезней среди диких животных, обитающих в сложных ландшафтах. Результаты их исследования, финансируемого за счет гранта программы Национального научного фонда «Экология и эволюция инфекционных заболеваний», были опубликованы в журнале «Экология и эволюция».
«Вопрос всегда заключался в том, как мы можем предсказать, что произойдет, когда возникнет инфекционное заболевание», - сказала Кэтлин Александер, профессор кафедры охраны рыб и дикой природы Уильяма Э. Лавери. «Используя поддающиеся обработке системы, мы можем начать узнавать гораздо больше о том, как динамика заболевания формируется поведением хозяина и экологическими факторами, включая урбанизированные ландшафты».
Одну удобную систему можно найти в социальных группах полосатых мангустов, также известных как отряды, которые живут в городских и природных районах Ботсваны. За последние 20 лет исследователи из Исследовательского института Чобе и CARACAL, некоммерческой организации, соучредителем которой является Александр, наблюдали за поведением стаи мангустов в естественной среде национального парка Чобе и во все более урбанизированных центрах, таких как Касане.
Ботсванские полосатые мангусты - идеальные объекты для изучения, потому что они живут территориальными социальными группами по всему ландшафту, а в северной Ботсване инфицированы новым возбудителем туберкулеза, тесно связанным с туберкулезом человека.
«Мы ищем рассредоточенное поведение и перемещения мангустов, которые могут привести к передаче болезней между этими стаями мангустов», - сказал профессор Эрик Халлерман, который специализируется на популяционной генетике и является соавтором статьи. «Этот вид, как правило, живет в отрядах, устойчивых к иммиграции из других отрядов, поэтому важно знать, как они перемещаются по ландшафту и взаимодействуют друг с другом."
«За ними трудно следить на земле, потому что они выглядят так похоже, в отличие, например, от гепардов, которых можно идентифицировать по их пятнам», - продолжил Халлерман, который вместе с Александром филиал Института наук о жизни Фралина Технологического института Вирджинии. «Вы можете повесить на них ушные бирки и другие маркеры, но они часто теряют метки, что затрудняет отслеживание людей в войсках. Генетические подходы дают ключ к решению этих проблем».
Для этого исследователям понадобились образцы. «Мы решили, что лучшим вариантом для получения максимального генетического разнообразия войск является сбор свежих образцов стула», - сказал Келтон Вербл, ведущий автор статьи, получивший степень магистра в области рыболовства и наук о дикой природе в Технологическом институте Вирджинии в 2018 году. Он усовершенствовал процессы сбора образцов, отслеживая мангустов по типам ландшафта и собирая образцы фекалий у самых разных войск.
«Мы также смотрели на состояние здоровья мангустов, которые перемещались между учебными отрядами», - сказал он. «Наши предыдущие данные показали, что инфицированные туберкулезом животные, как правило, не рассеиваются, и данные этого исследования подтверждают этот первоначальный вывод».
Генетические данные, полученные с помощью маркеров микросателлитной ДНК в последовательности генома каждого животного, позволили Verble не только идентифицировать особей, которые перемещались между отрядами в течение своей жизни, но и охарактеризовать общий генетический состав различных отрядов по всему ландшафту. как люди были связаны между собой и как это повлияет на возможность передачи болезни?
«В этом исследовании мы действительно хотели подробно изучить рассредоточение и выяснить, что происходит между войсками и между ними на разных типах земель», - сказал Александр, который также является сотрудником нового Центра новых исследований Института наук о жизни Фралина. Зоонозные и переносимые членистоногими патогены.«Мы увидели, что эти городские ландшафты изменили не только поведение при кормлении, агрессию и использование логова, но также и поведение при расселении и, следовательно, потенциал передачи болезней».
Исследователи обнаружили, что мангусты, живущие в городских ландшафтах, с большей вероятностью рассредоточиваются среди других отрядов на этом типе местности, тем самым увеличивая вероятность передачи туберкулеза. С более обильными источниками пищи, связанными с людьми, войска, расположенные ближе к городу, также с большей вероятностью делили берлоги и имели перекрывающиеся участки.
«Полосатые мангусты обычно считаются филопатрическими видами, а это означает, что если они рождаются в стае, они остаются там на всю жизнь», - сказал Вербл, который сейчас работает над докторской диссертацией по геномике в университете. Алабамы. «Мы узнали, что было гораздо больше обменов людьми между войсками, чем предполагалось, что имеет решающее значение для прогнозирования распространения болезни».
Такие результаты имеют значение не только для передачи болезней среди животных, но и для понимания того, как зоонозные заболевания, такие как COVID-19, передаются от животных к людям, и как урбанизация может повлиять на это распространение.
«Мы никогда не были хороши в предсказании событий возникновения болезни», - сказал Александр. «Мы не знаем, когда появится патоген, и нам трудно предсказать, что произойдет, когда это произойдет, потому что существует так много возможных воздействий. В отношении зоонозных патогенов будет все более важно понимать, как животные взаимодействуют с преобразование ландшафтов и растущие городские центры, информация, необходимая для совершенствования нашего инструментария для решения проблем, связанных со здоровьем населения и животных».