Плоды эволюции: риск умереть от кошачьей инфекции меньше, чем от болезни пернатых
Бациллы сибирской язвы (желтая окраска) в селезенке обезьяны (красным окрашен эритроцит)
Мы все живем в тесном взаимодействии с другими формами жизни, такими как бактерии, вирусы, грибы, простейшие и др., которое в ходе эволюции принимало самые разные формы. И, отметим, процесс этот идет и поныне. Одна из форм такого межвидового взаимодействия, возникавшая на ранних этапах становления жизни, – паразитизм. Недавно на примере домашних животных-млекопитающих ученые оценили риск умереть от ранее неизвестного патогена
Если в двух словах, то паразитизм – это форма существования одних живых организмов за счет других. Когда в результате эволюции формируются устойчивые пары «хозяин-паразит», стороны взаимно адаптируются друг к другу, иногда вплоть до того, что паразитизм преобразуется в симбиоз – взаимовыгодное сосуществование. Примером может служить кишечная палочка (Escherichia coli), которая не способна полноценно существовать вне кишечника человека и животных. И хотя некоторые ее штаммы могут быть патогенными, сам хозяин тоже не может без нее обойтись.
Как правило, при отношениях «хозяин-паразит» один из пары получает намного больше неудобств от «соседства», но и здесь в конечном счете должен быть достигнут некий взаимовыгодный компромисс. Ведь паразит не может существовать и размножаться вне хозяина, поэтому хотя путь к компромиссу проходит через эпидемии и эпизоотии, зачастую с массовой гибелью зараженных организмов, хотя бы часть представителей «хозяев» обязательно выживает. Генетические особенности, способствующие этому, закрепляются в популяции, передаваясь по наследству. Еще один вариант – это когда мутирует сам паразит, теряя свою смертоносность.
Некоторые паразиты «хранят верность» только определенным видам хозяев. Но большинство из тех, что паразитируют на домашних животных, могут заражать представителей разных видов. При этом возбудители зоонозов (инфекций животных) могут «научиться» поражать и человека. Например, вспомним нашумевший птичий грипп, когда люди заболевали при инфицировании мутировавшими вирусами, обычно поражающими уток и других водоплавающих. Но для паразитов, имеющих нескольких потенциальных хозяев, оптимальное функционирование достигается более сложными компромиссными решениями, чем для «однохозяйных». Ведь им нужно так укротить свою вирулентность («ядовитость»), чтобы не стать причиной смертности организмов, принадлежащих к разным видам.
Сейчас ученые не могут прогнозировать, насколько летальным будет для того или иного организма патоген, с которым ему еще не приходилось сталкиваться в своей эволюционной истории. В случаях, когда мутировавший возбудитель болезни получает способность заражать новый вид, для представителей последнего это может иметь как незначительные (в случае легкого течения заболевания), так и губительные последствия.
Исследователи из Университета Макгилла и Университета Британской Колумбии (Канада), а также Университета Йоханнесбурга (ЮАР) проанализировали показатели летальности в более 4 тыс. отчетов Всемирной организации по охране здоровья животных, посвященных 65 инфекционным заболеваниям, вызванным микро- и макропаразитами, которые поражают 12 одомашненных видов млекопитающих. Кроме того, ученые использовали информацию из баз данных о взаимодействиях «хозяин-паразит».
Выяснилось, что сильным прогностическим параметром смертности нового зооноза является «эволюционное расстояние» между привычными хозяевами паразита и его следующей жертвой. Так, если болезнь «перепрыгивает» с буйвола на корову и на кошку, то у эволюционно близкой коровы она будет протекать в более легкой форме, зато у кошки, скорее всего, в тяжелой форме, с высокой смертностью. Зато высокая летальность у условной «кошки» не позволит инфекции широко распространиться, а вот менее смертельная болезнь у «коровы» будет легко распространяться в популяции, что станет серьезной проблемой для животноводства.
Как выяснили ученые, шансы на смерть от инфекционной болезни, охватившей новый вид, удваиваются с каждыми 10 млн лет эволюционного расстояния. Правда, в какой-то момент последняя величина станет такой большой, что просто не позволит паразиту взаимодействовать со своим потенциальным хозяином. Чтобы выяснить справедливость этого утверждения, нужно расширить спектр организмов-хозяев, включив в него не только млекопитающих, но и остальных представителей животного мира.