Az eukaliptusztolerancia átok és áldás a koalák számára a National Geographic National Geographic
Genomjuk szekvenálásával néhány fontos titkot vontak ki az állatokból.
+ Olvass tovább
Az állatklinikán egy koala eukaliptusz leveleket eszik. Beerwah, Queensland, Ausztrália.
Fotó: Joel Sartore, National Geographic Creative
A koalák alapvetően nagyon furcsa kis állatok. Hiper szakosodottak és támaszkodnak Ausztrália eukaliptusz erdőire, ahol valahogy átjutnak a mérgező levelek elfogyasztásán. A nap nagy részében alszanak, cicáik megeszik anyjuk ürülékét, és olyan betegségekben halnak meg, amelyek nem tűnnek más állatok számára nagy problémának.
Most egy kutatócsoport szekvenálta a koalagenomot, és így különböző betekintést nyert Ausztrália egyik leghíresebb állatába. A tudósok felfedezték, hogy a koaláknak elegük van az eukaliptusz leveléből, hogyan szimatolják a legkevésbé mérgező leveleket, és miért hajlamosak olyan betegségekre, mint a klamídia.
Ausztrália legtöbb régiójában a koalák száma gyorsan csökkent az elmúlt évtizedekben. Az általuk lakott eukaliptuszerdőket megtisztították, hogy utat engedjenek az építkezéseknek. Emellett különféle betegségek terjedtek az állatok között.
VILÁGSZERŰ KERESÉS
Rebecca Johnson a Sydney-i Ausztrál Múzeum genetikusa és a Nature Genetics-ben megjelent tanulmány vezető szerzője. Állandó hívásokat kapott kormánytisztviselőktől és építőipari vállalatoktól, akik tanácsát kérték. Meg akarták tudni, milyen hozzájárulást tehetnek az egészséges és genetikailag sokszínű koala populáció fenntartásához országszerte.
Mi lehet a jobb válasz ezekre a kérdésekre, mint az állatok genomjának szekvenálása? Ez a legjobb információ ", amikor megpróbálják nyomon követni és megérteni a fajon belüli genetikai sokféleséget" - mondja.
Összehozta tehát a szakembereket a világ minden tájáról, akik darabonként rakták össze a genetikai rejtvényt. "Nagyon szükséged van egy falura a genom szekvenálásához" - mondja Johnson. "De valójában nem olyan nehéz rávenni az embereket a koalákra, mert elég aranyosak."
Aranyos - és nagyon furcsa. A koalák kemény eukaliptusz leveleken élnek, amelyek annyi toxint tartalmaznak, hogy gyakorlatilag ehetetlenek minden más élőlény számára. A koalák azonban képesek olyan gyorsan kiválasztani a méreganyagokat, hogy naponta akár fél kilogramm levelet is megehetnek anélkül, hogy károsodnának.
A levelek azonban alig tartalmaznak kalóriát, ezért az állatok a nap 22 órájában alszanak vagy pihennek.
Johnson és csapata felfedezte, hogy a koala genomnak a fehérjék méregtelenítéséért felelős része kétszer akkora, mint a többi emlősé. Gyanítja, hogy a kérdéses szakasz véletlenül megismételte önmagát a távoli múlt egy bizonyos pontján. Megduplázás után a további géneket szelekciós nyomás segítségével új irányokba taszították és javították a koala méregtelenítő rendszerét. Ezután hatékonyabban tudta eltávolítani a káros eukaliptusz molekulákat az állat testéből.
"Ez koevolúció" - magyarázza Miriam Shiffman, az MIT kutatója, aki azt vizsgálta, hogy a koala belében lévő mikrobióm hogyan járul hozzá az eukaliptusz levelének feldolgozásához. A növények egy "komplex vegyszer-koktélt" fejlesztenek ki, hogy elkerüljék az elfogyasztást, és a koalák még jobb módszereket fejlesztenek ki ennek kezelésére.
TOXIN SNUFFLER
A csapat megtudta azt is, hogy a koalák hogyan választják meg ételeiket. Évek óta a kutatók figyelték, ahogy a koalák szimatolják a leveleket, majd megesznek egyeseket, miközben másokat eldobnak. Gyanították, hogy az állatok a szagból valahogy meg tudják állapítani, hogy az egyes levelek mennyire mérgezőek vagy táplálóak.
Valójában számos további gént találtak a genom azon részeiben, amelyek irányítják a koala szaglószervét. Ezek segíthetnek az állatoknak kiszimatolni a finom különbségeket az összetevők között, amelyek az eukaliptusznak aláírási illatát adják.
A koalák nagyon jól ki tudják öblíteni a mérgező növényi molekulákat a rendszerükből - de sajnos ez a tulajdonság a gyógyszeres kezelésre is hatással van. Ezenkívül az antibiotikumok felborítják a bélben lévő mikrobiomjukat, így már nem tudják az eukaliptusz leveleit használni, és lassan éhen halnak.
Ez megnehezíti az állatorvosok és a tudósok számára az állatok kezelését, amikor olyan betegségeket kapnak, mint a klamidia. Az embereken vagy más erszényes állatokon alkalmazott normál gyógyszerek egyszerűen nem működnek. Sok kutató éveket próbált kifejleszteni egy hatékony klamidia vakcinát a koalák számára.
"A koala kutatói közösségben tett erőfeszítéseink egy oltóanyag kifejlesztésére mindig korlátozottak voltak, mivel nem tudtunk eléggé az immunrendszerükről" - mondja Willa Huston, a Sydney-i Műszaki Egyetem mikrobiológusa. „Most, hogy megértettük az immunválaszban részt vevő több ezer gént, tudományos módszereket használhatunk egy célzott vakcina kifejlesztésére.
A koalák a HIV-hez hasonló retrovírusban is szenvednek. Gyengíti immunrendszerüket, így még fogékonyabbá válik olyan betegségekre, mint a chlamydia és a rák. Néha ezek a retrovírusok csak besurrannak a genetikai kódba. A kutatók azt találták, hogy a retrovírusok az evolúció során több tucatszor kúsztak koalákba. Az állatoknak még ma is ilyen támadásokkal kell megküzdeniük.
A Queensland-ben jelenleg tesztelt koalák mindegyike hordozza a retrovírus valamilyen változatát. A modern vírustörzsek egy része azonban pusztítóbb, mint a régi változatok. A genommal való együttműködés lehetővé teszi a kutatók számára, hogy nyomon kövessék ezeket a törzseket - magyarázza Johnson. Ez egyúttal alapot is ad a tudósoknak egy jobb oltás kifejlesztésére.
A genetikai kód alapos vizsgálata segíthet a természetvédőknek abban is, hogy megtudják, hogyan tudják a széttöredezett és veszélyeztetett populáció legalább egy részét genetikailag sokféleségben tartani.
Koalas napjainkban különféle fenyegetésekkel néz szembe - magyarázza Shannon Kjeldsen, a queenslandi James Cook Egyetem genetikusa. A genetikai sokféleség lehetővé teszi a lakosság számára, hogy jobban megbirkózzon a különféle nehézségekkel. De amikor a populáció beltenyésztetté válik, "a faj egésze egyre rosszabbul küzd az új kihívásokkal" - mondja. A genom referenciaként a biológusok nyomon követhetik, mi történik a különféle koala kolóniákban - és ha kétségei vannak, tudják, mikor kell beavatkozni.