Тасманский дьявол рак

У тасманийских дьяволов не оказалось иммунитета против вирусного рака

Начиная с 90-х годов прошлого века, тасманийские дьяволы вымирают от вирусного рака. За годы борьбы они выработали несколько естественных стратегий: стали чаще размножаться и быстрее взрослеть. Однако обнаружить особь с иммунитетом, которая могла бы стать ключом к победе над болезнью до сих пор не удалось.

В последнее десятилетие XX-го века среди дьяволов (см. врез) на острове Тасмания разразилась эпизоотия (аналог человеческой эпидемии в животном мире) вирусного рака. На морде и теле зараженного животного вырастают огромные опухоли, которые мешают дьяволу есть, охотиться, иногда видеть, в результате чего животное оказывается обречено на голодную смерть. Недуг оказался настолько "эффективным", что смертность в некоторых популяциях достигала 100 процентов. Болезнь получила имя DFTD (Devil facial tumour disease – заболевание "лицевая опухоль дьявола").

Долгое время ученые не могли понять механизм возникновения заболевания. Сначала исследователи предположили, что ответственность за появление раковых клеток несет некий неизвестный вирус, однако длительные поиски не принесли результата. Не подтвердилась и гипотеза о воздействии на тасманийских дьяволов другого привычного "виновника" рака — загрязнения окружающей среды.

Окончательная точка в вопросе о природе заболевания была поставлена в 2006 году. Тогда исследователям удалось обнаружить, что в опухолях различных особей дьяволов хромосомы претерпевают одинаковые перестройки. Кроме этого ученые поймали больную особь, обладающую редким генетическим дефектом, который в клетках опухоли отсутствовал. Все это указывало на то, что раковые клетки являются "внешними", то есть передаются от больного организма к здоровому.

Новая гипотеза получила подтверждение и со стороны зоологов. Для того, чтобы рак прижился на теле нового владельца, необходимо чтобы "плохие" клетки попадали непосредственно в кровь, а тасманийские дьяволы известны своим буйным нравом и любовью к дракам. Таким образом, именно укусы во время стычек исследователи обвинили в передаче заболевания.

Тасманийский дьявол (Sarcophilus laniarius) — крупнейший из ныне живущих сумчатых хищников, обитающий исключительно на острове Тасмания. Свое имя он получил от колонистов за черную шерсть и резкие пронзительные крики. С самого начала взаимоотношения между людьми и дьяволами не заладились: животным понравилось совершать набеги на курятники, чтобы поживиться птицей. На долгие годы дьяволы стали официальными врагами животноводства — охота на них поддерживалась государством, и за каждого убитого дьявола выдавалась денежная премия. Так продолжалось до 1941 года, когда тасманийские дьяволы были официально взяты под охрану.

Плохие новости для дьяволов

По разным подсчетам с 1995 года (именно тогда были зарегистрированы первые случаи заболевания) погибло от 60 до 80 процентов всех тасманийских дьяволов. Это привело к тому, что в мае 2008 года дьяволы официально получили статус вида, "находящегося в опасности".

В ноябре этого же года появилась другая грустная для дьяволов новость: оказывается млекопитающие способны полностью вымирать в результате эпизоотий. Прецедент нашелся на острове Рождества в Индийском океане. В начале прошлого века там исчезли сразу два местных вида крыс Rattus macleari и Rattus nativitatis. Вместо них остров заселили европейские Rattus rattus, прибывшие туда с первыми кораблями в 1899 году.

До недавнего времени считалось, что европейский вид просто поглотил местные: в пользу этого говорили хранящиеся в музеях образцы гибридов. Анализ ДНК, однако, показал, что экспонаты музея гибридами не являются. Кроме этого, у трети местных крыс исследователи обнаружили паразита Trypanosoma lewisi. Этот одноклеточный организм переносится блохами, живущими на черных крысах, которые обладают иммунитетом к его воздействию, и вызывает у людей сонную болезнь. Ученые заключили, что именно паразитов следует винить в исчезновении крыс.

Борьба за выживание

В настоящее время никаких лекарств от DFTD не существует, поэтому дьяволам приходится искать естественные механизмы борьбы с недугом. Как оказалось, они у этих животных есть.

Во-первых, у дьяволов ускорилось половое взросление. В июле 2008 года ученым из Университета Тасмании удалось установить, что количество беременных самок в возрасте до года значительно увеличилось (в некоторых контрольных популяциях рост составил более 80 процентов). Обычно самки не начинают половую жизнь до двух лет, однако дальнейший анализ показал, что теперь они взрослеют на 6-12 месяцев раньше. Учитывая, что средняя продолжительность жизни дьявола — 6 лет, это является значительным "сдвигом".

Во-вторых, дьяволы стали размножаться круглый год, в то время как раньше брачный период длился у них всего пару месяцев. По мнению исследователей, изменение стратегии размножения призвано компенсировать урон, нанесенный заболеванием.

Читайте также:  Какую крупу едят голуби

В 2007 году исследователям удалось поймать дьявола, который получил имя Седрик. У животного оказался естественный иммунитет к заболеванию — после заражения раковыми клетками из мертвых опухолей (то есть своего рода ослабленным штаммом вирусного рака), симптомы рака у него не проявились. Изучение механизмов защиты этого экземпляра теоретически могло бы помочь в создании лекарства от этого заболевания, однако этим надеждам не суждено было сбыться.

Спустя несколько месяцев опухоли у Седрика все-таки появились. Чтобы спасти животное, биологам пришлось пойти на хирургическое вмешательство и удалить их. Почему иммунитет дьявола перестал сдерживать рост рака, до сих пор остается неясным. Ученые надеются, что изучение образцов опухолей поможет пролить свет на этот вопрос. Однако пока дьяволам как виду приходится надеяться только на природные механизмы защиты и усилия зоопарков.

МОСКВА, 30 авг – РИА Новости. Тасманские дьяволы, вымирающие из-за эпидемии заразного рака DFTD, начали приобретать иммунную реакцию на эту необычную болезнь, что дает надежду на их выживание, заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

"Подобные результаты удивляют – быстрая эволюция животных требует наличия изначально высокого генетического разнообразия, однако у тасманийских дьяволов с этим показателем большие проблемы. И хотя наше исследование говорит о том, что дьяволы выживут сами по себе за счет эволюции, мы все равно должны обеспечить все условия для их выживания", — заявил Эмиш Маккаллум (Haish McCallum) из университета Гриффита в Брисбане (Австралия).

В середине 1990 годов среди тасманийских дьяволов распространилась причудливая болезнь DFTD, возбудителем которой выступали раковые клетки, поражавшие морду животного. Распространение DFTD привело к тому, что за последние 20 лет численность дьяволов сократилась на 80%.

Генетический анализ, проведенный в 2013 году группой Элизабет Мерчисон из университета Тасмании (Австралия), показал, что все современные линии DFTD происходят от единственного штамма раковых клеток, зародившихся в теле одного из дьяволов в начале 1990 годов. По всей видимости, эта особь была самкой, на что указывает две "женских" Х-хромосомы в геноме раковых клеток. В прошлом году ученые обнаружили, что на самом деле существует две разновидности рака, DFT1 и DFT2, распространяющихся параллельно.

Дьявол и его опухоль

Долгими темными ночами жителям Тасмании мешает спать устрашающий вой. Это общаются между собой тасманийские дьяволы — ночные сумчатые млекопитающие размером с собаку, на вид нечто среднее между куницей и волком. Но за последние 20 лет тасманийцы стали спать спокойнее — в некоторых районах вымерло до 90% животных. Всему виной тот, перед кем бессилен даже дьявол, тот, кто подкрадывается неожиданно и действует нечестно. Имя ему — рак.

Лицевую опухоль тасманийского дьявола (devil facial tumor disease, DFTD) ученые впервые описали в 1996 году. Они обнаружили злокачественные кровоточащие образования в ротовой полости и на мордочках животных. Опухоли поражали взрослых животных, быстро метастазировали в разные органы и оказывались смертельными. За единичными исключениями все известные случаи опухоли привели к смерти дьяволов в течение 2—6 месяцев. И что самое страшное — они передавались от одной особи к другой при укусах.

«Чердак» собрал уже целый бестиарий фантастических тварей! Среди них есть бессмертные голые землекопы, невидимые наножуки и страшный, заразный рак. Их становится все больше — и со всеми ними можно познакомиться в нашей специальной рубрике.

Тасманийские дьяволы — животные агрессивные и социальные одновременно. Все контакты с сородичами неизбежно сопровождаются покусыванием за морду или шею. При этом может заразиться как укусивший, так и укушенный. Кроме того, дьяволы не привязаны к конкретной небольшой территории и передвигаются на десятки километров, поэтому опухоль быстро распространилась по всему острову. Сейчас ей поражена большая часть популяции острова, а вид находится под угрозой исчезновения. По некоторым подсчетам, такими темпами через 35 лет тасманийских дьяволов на Тасмании не останется.

Динамика распространения DFTD по Тасмании. Источник: SmarterEveryDay / youtube

История одной опухоли

Рак, как таковой, не относится к заразным болезням. Как правило, раковые клетки — продукт отдельного взятого организма, который никак не связан с раком ближайшего соседа, даже если эти организмы очень тесно взаимодействуют. Иногда развитию рака способствуют бактерии (например, Helicobacter pylori) или вирусы (например, вирус папилломы человека), которые легко передаются между особями. Но даже в таких случаях сложно говорить о заразности рака, ведь особь получает лишь потенциального возбудителя (онкогена). Дальше эти бактерии или вирусы могут по-разному действовать на клетки организма, вызывая разные виды опухолей (в зависимости от типа трансформированной ткани). У тасманийских же дьяволов все опухоли образовывались в одной области и выглядели одинаково. Как выяснили позже, все они родом из Шванновских клеток — вспомогательных клеток нервной ткани, изолирующих отростки нейронов друг от друга.

Читайте также:  Медведь домашнее животное

Однако этого недостаточно, чтобы заключить, что дьяволы заражены одним и тем же раком. Потребовался генетический анализ клеток опухолей, полученных от нескольких особей с разных концов Тасмании. Выяснилось следующее: во-первых, все опухоли — женского пола, так как клетки не содержат материала Y-хромосом. Даже в образцах, полученных от дьяволов-самцов. Из этого следует, что клетки опухоли попадают в организм животного извне — сами по себе в теле самцов клеткам-«девочкам» взяться не откуда. Значит, опухоль заразна сама по себе. Во-вторых, во всех образцах были обнаружены одинаковые хромосомные аномалии. Клетки опухоли часто перестраивают свои геномы, перебрасывая большие участки с одной хромосомы на другую. Это позволяет активировать гены, которые в здоровых клетках «молчат» (и наоборот). Во всех опухолях тасманийских дьяволов перестройки хромосом оказались одними и теми же. Значит, все эти они являются на самом деле одним клеточным клоном.

В 2016 году оказалось, что таких клонов по меньшей мере два. В образцах нескольких дьяволов обнаружили клетки с другим геномом. Они тоже происходили из вспомогательных нервных клеток и образовывали характерные опухоли на лице, но препараты ткани и хромосомные особенности клеток выглядели по-другому. К тому же опухоли второго клона оказались «мальчиками» — в них нашли участки Y-хромосомы. При этом опухоли-мальчики и опухоли-девочки могут сосуществовать на одном животном, и пока неясно, взаимодействуют ли они друг с другом.

Просто вместе

Тасманийские дьяволы не единственные жертвы заразных раков. Подобные истории известны у собак (трансмиссивная венерическая саркома собаки), сирийских хомячков (разные опухоли, лимфома) и даже у моллюсков-ракушек. Однако ни в одном из этих случаев опухоль не угрожает существованию популяции. Чем же дьяволы так провинились перед судьбой?

Первая версия — слабый иммунитет. В отличие от плацентарных млекопитающих, сумчатые не могут похвастаться мощью иммунитета. И у кенгуру, и у дьяволов иммунитет понижен, а про коалу вообще пишут, что она «иммунологически ленива». Однако с другими болезнями иммунная система сумчатых вполне себе справляется.

Вторая версия — высокое генетическое сходство между дьяволами. Тасмания — небольшой остров, которым ограничивается зона обитания дьяволов на настоящий момент (если не считать зоопарков, где, кстати, опухоли не описаны). Вероятно, при заселении животных на остров имел место «эффект основателя»: особей было не очень много, поэтому их гены оказались менее разнообразными, чем в исходной популяции. Это означает, что клетки одного дьявола несущественно отличаются генетически от клеток другого дьявола, поэтому хуже отторгаются при попадании в другой организм. Отторжение зависит от молекул МНС (major histocompatibility complex, главный комплекс гистосовместимости), набор которых уникален у каждой особи и которые выставлены на поверхность практически всех клеток. Иммунные клетки организма умеют распознавать только свои молекулы МНС и убивают тех, на ком их не находят. Следовательно, если все дьяволы генетически не сильно отличаются друг от друга, раковая опухоль приживается как трансплантат. Однако при пересадке других клеток отторжение все-таки возникает.

Наконец, третья версия —хитрая тактика опухоли. Некоторые раковые клетки прячут от иммунных клеток свои молекулы МНС, становясь невидимыми. Правда, на этот случай существуют клетки под названием «натуральные киллеры» (НК-клетки), которые должны уничтожать всех, кто скрывается от иммунного надзора. Но у тасманийских дьяволов они почему-то не выполняют своих обязанностей. Возможно, опухоль выделяет какие-то вещества, подавляющие иммунитет (иммуносупрессоры), но они пока не обнаружены.

Перспективы для дьяволов выглядят довольно печально. Для большинства особей заражение опухолью летально. Известны лишь единичные случаи, в которых животные сумели победить рак. У таких дьяволов замедлен рост сосудов, поэтому опухоль метастазирует медленно, и животное успевает развить иммунный ответ. Некоторые ученые пытаются разработать прививки против лицевой опухоли. Вакцины первого поколения были эффективны примерно в течение года, после чего дьяволы снова становились уязвимы. Ученые не теряют надежд, но новые вакцины еще не прошли испытания временем. Наконец, несколько дней назад вышла статья, авторы которой смогли убить культуру раковых клеток дьявола с помощью противоопухолевых препаратов, разработанных для лечения людей. Остается проверить, будут ли эти препараты так же эффективны in vivo.

Жизнь продолжается

Сосуществование тасманийских дьяволов и клона раковых клеток накладывает на жизнь и тех и других своеобразный отпечаток. Дьяволы постепенно изменяют структуру своих сообществ. Важно отметить, что опухоль поражает только половозрелых особей. При этом, что не характерно для болезней, сильнее всего страдают самые крепкие животные. Это логично, если вспомнить о том, что рак «внедрился» в социальные практики дьяволов. Чем крепче животное, тем выше его социальный статус, чем выше статус, тем больше контактов, а чем больше контактов, тем чаще дьявол кусается сам и становится покусанным другими. А кусаться, как мы знаем, опасно.

Читайте также:  Зачем стригут котов в ростове

Коль скоро половозрелые высокостатусные особи гибнут больше других, они оставляют меньше потомства. Но как-то популяция должна воспроизводиться. Поэтому младшие особи начинают активнее участвовать в размножении. И если раньше дьяволы начинали спариваться, начиная с двух лет, то сейчас размножаться способны уже 50% однолетних животных. При этом у них стали чаще рождаться самки. Возможно, это свидетельствует о высоком уровне стресса у животных, а возможно, самки лучше помогают популяции выжить, так как меньше участвуют в социальных взаимодействиях.

Жизнь опухолевого клона тоже не стоит на месте. Он эволюционирует, делится на подтипы и разрабатывает стратегию дальнейших действий. С одной стороны, клетки опухоли умудряются поддерживать стабильность своего генома. Однажды перестроившись, хромосомы аккуратно копируются из клетки в клетку и не теряют своих свойств. С другой стороны, раковые клетки все дальше отходят от здоровых. У нормальных клеток организма часть ДНК метилирована — на некоторые нуклеотиды навешена метильная группа. Это нужно, чтобы избирательно контролировать активность генов. В раковых клетках со временем метилирование снижается, то есть их гены год за годом выходят из-под контроля. Опухоли буквально злеют на глазах.

За последние 20 лет в популяции опухолей возникло два клеточных подтипа — диплоидный и тетраплоидный. Клетки изначальной особи были диплоидны, то есть содержали два набора хромосом, как и в здоровых клетках. Но в какой-то момент наборы удвоились, и новый подтип уже содержит их четыре. Эти два типа представляют собой две разные стратегии развития опухоли. Диплоидные клетки быстрее делятся, то есть ведут себя агрессивнее. Тетраплоидные клетки делятся существенно медленнее, зато могут накапливать разнообразные мутации. Если мутации повреждают ген, не беда — есть еще запасная копия. А если мутации «улучшают» ген, то клетки оказываются в выигрыше. Таким образом, тетраплоидные клетки, хоть и менее агрессивны на вид, гораздо более опасны по своей сути. Кроме того, раковой опухоли не выгодно убивать хозяина слишком быстро. Гораздо удобнее развиваться медленно, чтобы хозяин успел покусать максимальное число сородичей. В этом смысле стратегия тетраплоидных клеток оказывается более успешной.

Сверхпаразит

В этой истории фантастической тварью, конечно, является вовсе не тасманийский дьявол, несмотря на его экзотичность и легендарные вопли. Дьявол — несчастная жертва, на которой паразитирует настоящая фантастическая тварь — заразная раковая опухоль. Пока рак существует в пределах одного организма, можно говорить о том, что это просто клетки, вышедшие из-под контроля, непослушные граждане в пределах государства. Но как только он распространяется на всю популяцию и начинает приживаться в чужих организмах, он становится настоящим паразитом. Он умеет поддерживать стабильность своих клеток, он эволюционирует, выбирает стратегию и конкурирует с себе подобными. Как скоро нам придется признать, что перед нами — самостоятельный паразитический организм?

Что касается человека, здесь пока оснований для паники нет. Человеческие популяции гораздо более разнообразны генетически, и наш иммунитет, как правило, успешно отторгает клетки с чужеродными молекулами МНС. Именно поэтому так сложно искать доноров для трансплантации. Правда, единичные случаи передачи рака известны: например, от матери зародышу (через плаценту), от зародыша зародышу (близнецы) или от донора реципиенту (вместе с донорским органом). Однажды даже хирург умудрился занести себе в организме раковые клетки пациента, порезавшись во время операции (но все закончилось хорошо). Все же вероятность этих случаев крайне мала. Как правило, для того чтобы опухоль прижилась, нужен ослабленный иммунитет (как у зародыша или больного человека) или наличие собственной опухоли, куда могут встроиться новые клетки. Так или иначе, ни одной передачи рака по цепочке (то есть несколько раз последовательно), как у тасманийских дьяволов, у человека не обнаружено. А это значит, что пока мы можем с интересом наблюдать за происходящим, но на всякий случай оставаться начеку.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *