Группа учёных из Университета Монпелье, Пенсильванского университета, Исследовательского центра Йеллоустоуна, Бристольского университета и других научных центров опубликовала статью о влиянии инфекционных заболеваний, в частности, чумы плотоядных, на окрас волков.
Как известно, цвет шерсти 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 — чёрные 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 плотоядных.
Чёрный окрас у волков кодируется локусом K гена CBD103. Дикий аллель k обеспечивает нормальное взаимодействие генов Agouti и Mc1r, приводящее к образованию серой окраски. Трёхнуклеотидная делеция, присутствующая в аллеле K, блокирует нормальное функционирование гена Agouti и приводит к появлению тёмной шерсти. При этом генотипы KK и Kk оба дают неотличимый чёрный окрас, однако обладают разным уровнем приспособленности, что указывает на то, что различия в генотипе влияют на приспособленность не только через формирование цвета шерсти.
Локус K не только участвует в определении окраса, но также кодирует β-дефенсин — белок, участвующий в иммунном ответе на респираторные инфекции, в том числе на чуму плотоядных. Это позволило учёным предположить, что цвет шерсти волков варьирует в зависимости от частоты возникновения заболевания у собак.
Для проверки этого предположения учёные проанализировали 12 популяций волков на присутствие антител к чуме плотоядных. Исследование показало, что у волков, имеющих антитела, вероятность тёмного окраса повышается с 25% до 32%.
Далее исследователи проанализировали данные мониторинга популяции волков Йеллоустонского национального парка, который вёлся с момента реинтродукции волка на данной территории. На основе имеющейся информации о выживаемости разных фенотипов и исторических данных о вспышках чумы плотоядных учёные создали модель, позволяющую предсказывать процент чёрных волков в популяции при разных стратегиях выбора партнёра и частоте вспышек болезни. Модель также учитывала ранее опубликованные исследования о том, что серые самки в нормальных условиях на 25% более плодовиты, чем чёрные.
Модель симулировала три стратегии выбора партнёра — дисассортативное скрещивание, где спаривание чаще происходит с особями отличающегося фенотипа; ассортативное скрещивание, где предпочтение при спаривании отдаётся 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 чёрных 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 чёрного окраса, является оптимальной стратегией при частоте вспышек чумы плотоядных 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.
Учёные 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 окрасом. Таким образом, цвет шерсти может служить индикатором самых различных аспектов приспособленности организма, её можно использовать для адаптации стратегий размножения к различным условиям.
Источник: pcr.news
Читать по теме:
