Toleranța la eucalipt este un blestem și o binecuvântare pentru koala National Geographic National Geographic
Odată cu secvențierea genomului lor, câteva secrete importante au fost extrase de la animale.
+ Citeste mai mult
Un koala dintr-o clinică veterinară mănâncă frunze de eucalipt. Beerwah, Queensland, Australia.
Fotografie de Joel Sartore, National Geographic Creative
Practic, koalele sunt animale mici ciudate. Sunt hiperspecializați și se bazează pe pădurile de eucalipt din Australia, unde își fac cumva drum prin consumul de frunze otrăvitoare. Ei dorm cea mai mare parte a zilei, pisoii lor mănâncă excrementele mamei și mor de boli care nu par a fi o mare problemă pentru alte animale.
Acum, o echipă de cercetători a secvențiat koalagenomul și astfel a câștigat diferite perspective asupra unuia dintre cele mai faimoase animale din Australia. Oamenii de știință au descoperit cum se satură koala de frunzele de eucalipt, cum adulmecă frunzele cu cea mai mică toxicitate și de ce sunt atât de sensibile la boli precum chlamydia.
În majoritatea regiunilor din Australia, numărul de koala a scăzut rapid în ultimele decenii. Pădurile de eucalipt pe care le locuiesc au fost defrișate pentru a face loc proiectelor de construcții. În plus, diferite boli s-au răspândit printre animale.
CĂUTARE ÎN LUME
Rebecca Johnson este geneticiană la Muzeul Australian din Sydney și autorul principal al studiului, care a apărut în Nature Genetics. A primit apeluri constante de la oficiali guvernamentali și companii de construcții care îi cereau sfatul. Au vrut să știe ce contribuție ar putea aduce pentru a menține o populație de koala sănătoasă și diversă genetic din toată țara.
Ce modalitate mai bună de a răspunde la aceste întrebări decât secvențierea genomului animalului? Aceasta este cea mai bună informație „atunci când încercăm să urmărim și să înțelegem diversitatea genetică din cadrul unei specii”, spune ea.
Așadar, ea a reunit o echipă de specialiști din întreaga lume care au pus puzzle-ul genetic pe bucată. „Chiar ai nevoie de un sat pentru a secvenția un genom”, spune Johnson. "Dar nu este chiar atât de dificil să îi faci pe oameni să lucreze la koala, deoarece sunt destul de drăguți".
Drăguț - și destul de ciudat. Koala trăiește pe frunze de eucalipt dur, care conțin atât de multă toxină încât sunt practic necomestibile pentru toate celelalte viețuitoare. Cu toate acestea, koala a dezvoltat capacitatea de a excreta toxinele atât de repede încât pot mânca până la jumătate de kilogram de frunze pe zi, fără a fi afectate.
Cu toate acestea, frunzele conțin aproape calorii, astfel încât animalele dorm sau se odihnesc 22 de ore pe zi.
Johnson și echipa ei au descoperit că partea din koalagenomul responsabil pentru detoxifierea proteinelor este de două ori mai mare decât cea a altor mamifere. Bănuiți că secțiunea în cauză trebuie să se fi duplicat accidental la un moment dat în trecutul îndepărtat. După dublare, genele suplimentare au fost împinse în direcții noi de presiunea de selecție și au îmbunătățit sistemul de detoxifiere al koalei. A fost apoi capabil să îndepărteze mai eficient moleculele nocive de eucalipt din corpul animalului.
„Aceasta este coevoluția”, explică Miriam Shiffman, cercetător la MIT care a studiat modul în care microbiomul din intestinele koalei contribuie la procesarea frunzelor de eucalipt. Plantele dezvoltă un „cocktail complex de substanțe chimice” pentru a evita consumul, iar koala dezvoltă modalități și mai bune de a face față acestuia.
TOXIN SNUFFLER
Echipa a aflat, de asemenea, despre modul în care koala își aleg mâncarea. De ani de zile, cercetătorii au privit koala adulmecând frunzele și apoi mâncând unele în timp ce le aruncă pe altele. Bănuiau că animalele ar putea cumva spune din miros cât de toxice sau hrănitoare sunt frunzele individuale.
Într-adevăr, au găsit numeroase gene suplimentare în părțile genomului care controlează organul olfactiv al koalei. Acestea ar putea ajuta animalele să adulmece diferențele subtile dintre ingredientele care conferă eucaliptului mirosul său distinctiv.
Koala este foarte bun la eliminarea moleculelor de plante otrăvitoare din sistemul lor - dar, din păcate, această proprietate afectează și medicația. În plus, antibioticele își încurcă microbiomul în intestin, astfel încât să nu mai poată folosi și frunzele de eucalipt și să moară de foame încet.
Acest lucru face dificil pentru medicii veterinari și oamenii de știință să trateze animalele atunci când acestea sunt infectate cu boli precum chlamydia. Medicamentele normale care ar fi folosite la oameni sau la alți marsupiali pur și simplu nu funcționează. Mulți cercetători au petrecut ani de zile încercând să dezvolte un vaccin eficient împotriva clamidiei pentru koala.
„Toate eforturile noastre din comunitatea de cercetare a koala pentru a dezvolta un vaccin [...] au fost întotdeauna limitate de faptul că nu știm suficient despre sistemul lor imunitar”, spune Willa Huston, microbiolog la Universitatea de Tehnologie din Sydney. Acum, că avem o înțelegere a mii de gene implicate în răspunsul imun, putem folosi metode științifice pentru a dezvolta un vaccin țintit.
Koala suferă, de asemenea, de un retrovirus similar cu HIV. Le slăbește sistemul imunitar, făcându-i și mai susceptibili la boli precum chlamydia și cancerul. Uneori, aceste retrovirusuri doar se strecoară în codul genetic. Cercetătorii au descoperit că retrovirusurile s-au strecurat în koala de zeci de ori pe parcursul evoluției. Chiar și astăzi animalele trebuie să se lupte cu astfel de atacuri.
Toți koala în curs de testare în Queensland poartă o versiune a retrovirusului. Cu toate acestea, unele dintre tulpinile moderne de viruși sunt mai devastatoare decât vechile variante. Lucrul cu genomul permite cercetătorilor să țină evidența acestor tulpini, explică Johnson. Acest lucru oferă, de asemenea, oamenilor de știință o bază pe care să dezvolte un vaccin mai bun.
O privire atentă asupra codului genetic ar putea ajuta, de asemenea, conservatoriștii să afle cum pot păstra genetic cel puțin o parte a populației fragmentate și pe cale de dispariție.
Koala se confruntă cu o varietate de amenințări în aceste zile, explică Shannon Kjeldsen, genetician la Universitatea James Cook din Queensland. Diversitatea genetică permite populației să facă față mai bine diferitelor dificultăți. Dar atunci când populația devine consangvinizată, „specia în ansamblu se înrăutățește când se confruntă cu noi provocări”, spune ea. Având în vedere genomul ca referință, biologii pot urmări acum ce se întâmplă în diferitele colonii de koala - și, în caz de îndoială, pot ști când să intervină.