Eukalyptová tolerancia je prekliatím a požehnaním pre koaly National Geographic National Geographic
Postupnosťou ich genómu sa zo zvierat vyťažilo niekoľko dôležitých tajomstiev.
+ Čítaj viac
Koala na veterinárnej klinike žerie listy eukalyptu. Beerwah, Queensland, Austrália.
Foto: Joel Sartore, National Geographic Creative
Koaly sú v podstate skutočne zvláštne malé zvieratá. Sú hyperšpecializovaní a spoliehajú sa na eukalyptové lesy Austrálie, kde si nejako razia cestu jedením jedovatých listov. Väčšinu dňa prespia, ich mačiatka zjedia trus svojej matky a zomierajú na choroby, ktoré sa ostatným zvieratám nezdajú byť veľkým problémom.
Teraz výskumný tím sekvenoval koalagenóm a získal tak rôzne pohľady na jedno z najslávnejších austrálskych zvierat. Vedci zistili, ako sú koaly plné listov eukalyptu, ako čuchajú listy s najmenšou toxicitou a prečo sú tak náchylné na choroby, ako sú chlamýdie.
Vo väčšine oblastí Austrálie počet koal za posledných niekoľko desaťročí rapídne poklesol. Eukalyptové lesy, ktoré obývajú, boli vyčistené, aby uvoľnili miesto pre stavebné projekty. Medzi zvieratami sa navyše šírili rôzne choroby.
CELOSVETOVÉ VYHĽADÁVANIE
Rebecca Johnson je genetička v Austrálskom múzeu v Sydney a hlavná autorka štúdie, ktorá sa objavila v časopise Nature Genetics. Dostávala neustále volania vládnych úradníkov a stavebných spoločností so žiadosťou o radu. Chceli vedieť, ako môžu prispieť k udržaniu zdravej a geneticky rozmanitej populácie koaly po celej krajine.
Aký lepší spôsob, ako odpovedať na tieto otázky, ako je postupnosť genómu zvierat? Toto je najlepšia informácia, „keď sa snaží sledovať a pochopiť genetickú rozmanitosť druhov,“ hovorí.
Spojila teda tím špecialistov z celého sveta, ktorí po kúskoch spojili genetickú hádanku. „Na sekvenovanie genómu skutočne potrebujete dedinu,“ hovorí Johnson. „Ale skutočne nie je také ťažké prinútiť ľudí pracovať na koaloch, pretože sú celkom roztomilé.“
Roztomilé - a dosť zvláštne. Koaly žijú na húževnatých listoch eukalyptu, ktoré obsahujú toľko toxínu, že sú prakticky nepožívateľné pre všetky ostatné živé bytosti. Koaly si však vyvinuli schopnosť vylučovať toxíny tak rýchlo, že dokážu skonzumovať až pol kilogramu listov denne bez poškodenia.
Listy však neobsahujú takmer nijaké kalórie, takže zvieratá spia alebo odpočívajú 22 hodín denne.
Johnson a jej tím zistili, že časť genómu koaly zodpovedná za detoxikáciu proteínov je dvakrát väčšia ako iné cicavce. Máte podozrenie, že príslušná sekcia sa musela niekedy v dávnej minulosti omylom duplikovať. Po zdvojnásobení boli ďalšie gény posunuté novým smerom selekčným tlakom a vylepšili detoxikačný systém koaly. Potom bola schopná účinnejšie odstraňovať škodlivé molekuly eukalyptu z tela zvieraťa.
"Toto je spoločná evolúcia," vysvetľuje Miriam Shiffman, výskumníčka z MIT, ktorá skúmala, ako mikrobióm v črevách koaly prispieva k spracovaniu listov eukalyptu. Rastliny vyvinú „komplexný koktail chemikálií“, aby sa nezjedli, a koaly vyvíjajú ešte lepšie spôsoby, ako sa s tým vyrovnať.
TOXÍNOVÝ SNUFFLER
Tím sa tiež dozvedel, ako si koaly vyberajú jedlo. Vedci roky sledovali, ako koaly čuchajú k listom a potom jedia, zatiaľ čo iné vyhadzujú. Mali podozrenie, že zvieratá podľa pachu nejako spoznali, aké sú jednotlivé listy toxické alebo výživné.
Skutočne našli množstvo ďalších génov v častiach genómu, ktoré riadia čuchový orgán koaly. To by mohlo pomôcť zvieratám vyňuchať jemné rozdiely medzi zložkami, ktoré dodávajú eukalyptu charakteristickú vôňu.
Koaly sú veľmi dobré v odplavovaní toxických molekúl rastlín zo svojho systému - ale táto vlastnosť, bohužiaľ, ovplyvňuje aj lieky. Antibiotiká navyše rozrušujú ich mikrobiómy v čreve, takže už nemôžu ďalej používať aj listy eukalyptu a pomaly zomierajú od hladu.
To veterinárnym lekárom a vedcom sťažuje liečbu zvierat, ktoré sú infikované chorobami, ako sú chlamýdie. Bežné lieky, ktoré by sa používali na ľudí alebo iných vačnatcov, jednoducho nefungujú. Mnoho vedcov sa roky snažilo vyvinúť účinnú vakcínu proti chlamýdiám pre koaly.
„Všetko naše úsilie vo výskumnej komunite koala o vývoj vakcíny [...] bolo vždy obmedzené tým, že sme nevedeli dosť o ich imunitnom systéme,“ hovorí Willa Huston, mikrobiologička z University of Technology v Sydney. „Teraz, keď chápeme tisíce génov zapojených do imunitnej odpovede, môžeme pomocou vedeckých metód vyvinúť cielenú vakcínu.
Koaly tiež trpia retrovírusom, ktorý je podobný vírusu HIV. Oslabuje ich imunitný systém, vďaka čomu sú ešte náchylnejší na choroby ako chlamýdie a rakovina. Niekedy sa tieto retrovírusy vkĺznu do genetického kódu. Vedci zistili, že retrovírusy sa v priebehu evolúcie vkradli do koál mnohokrát. Aj dnes musia zvieratá s takýmito útokmi zápasiť.
Všetky koaly, ktoré sa v súčasnosti testujú v Queenslande, obsahujú určitú verziu retrovírusu. Niektoré moderné kmene vírusov sú však zničujúcejšie ako staré varianty. Práca s genómom umožňuje výskumníkom sledovať tieto kmene, vysvetľuje Johnson. To tiež dáva vedcom základ, na ktorom môžu vyvinúť lepšiu vakcínu.
Bližší pohľad na genetický kód by tiež mohol pomôcť ochranárom zistiť, ako môžu udržať aspoň časť fragmentovanej a ohrozenej populácie geneticky rozmanitú.
Koalas dnes čelí rôznym hrozbám, vysvetľuje Shannon Kjeldsen, genetik z Univerzity Jamesa Cooka v Queenslande. Genetická rozmanitosť umožňuje populácii lepšie sa vyrovnať s rôznymi ťažkosťami. Ale keď sa populácia stane príbuznou, „druh ako celok sa zhoršuje pri riešení nových výziev,“ tvrdí. Vďaka referenčnému genómu môžu teraz biológovia sledovať, čo sa deje v rôznych kolóniách koaly - a v prípade pochybností vedieť, kedy zasiahnuť.