Шимпанзе генетически адаптированы к местной среде обитания и инфекциям

Шимпанзе обладают генетическими адаптациями, которые помогают им процветать в различных лесных и саванновых средах обитания, некоторые из которых могут защищать от малярии, согласно исследованию международной группы под руководством ученых из UCL.

Шимпанзе являются нашими ближайшими ныне живущими родственниками, разделяя более 98% своей ДНК с людьми, и ученые говорят, что их выводы, опубликованные в Science, могут рассказать нам не только о нашей собственной эволюционной истории, но и о биологии заражения малярией у людей.

Шимпанзе находятся под угрозой исчезновения из-за разрушения среды обитания, браконьерства и инфекционных заболеваний. Результаты этого исследования также могут помочь в охране природы, поскольку они предполагают, что изменения климата и землепользования, вероятно, будут иметь разные последствия для разных групп шимпанзе.

«В настоящее время в мире живет всего несколько сотен тысяч шимпанзе, но они встречаются в самых разных ландшафтах от Восточной Африки до крайнего запада континента, включая густые тропические леса и открытые участки лесов и саванн. Это делает их совершенно уникальными, поскольку, за исключением людей, все остальные обезьяны живут исключительно в лесах», - сказала ведущий автор исследования профессор Айда Андрес (Институт генетики Калифорнийского университета в Лондон). «Здесь мы показали, что помимо приобретения поведенческих адаптаций, разные популяции шимпанзе развили генетические различия, чтобы выжить в своих различных локальных средах обитания.

Поскольку шимпанзе сталкиваются с угрозами по всему своему ареалу, включая изменения климата и перемещение из-за давления со стороны человека, важно, чтобы их генетическое разнообразие сохранялось, чтобы поддерживать их устойчивость и обеспечивать долгосрочное выживание этого умного и увлекательного вида.

Для изучения генетической адаптации международная группа исследователей из учреждений Африки, Европы и Северной Америки должна была получить ДНК от находящихся под угрозой исчезновения и крайне неуловимых диких шимпанзе, не беспокоя их. Для этого они использовали образцы фекалий, собранные в рамках Панафриканской программы: Культурные шимпанзе (PanAf). Современные лабораторные и вычислительные методы позволили ученым изучить ДНК шимпанзе в этих образцах и провести крупнейшее на сегодняшний день исследование локальной адаптации у диких исчезающих млекопитающих.

Исследователи проанализировали экзомы (кодирующую белок часть генома) 828 диких шимпанзе, 388 из которых были включены в окончательный анализ, представляя 30 различных популяций шимпанзе в географическом и экологическом диапазоне четырех подвидов шимпанзе. Ученые сравнили генетическую информацию с данными о локальной среде обитания каждой популяции шимпанзе, выявив генетические варианты, которые встречаются в определенных регионах гораздо чаще, чем в других, и которые, вероятно, приносят пользу носителям генетического варианта в определенных местах обитания.

Ученые обнаружили доказательства генетической адаптации в генах, связанных с определенными патогенами (болезнетворными микроорганизмами) среди шимпанзе, живущих в лесах, где наблюдается высокая концентрация патогенов, причем самые веские доказательства были обнаружены в генах, связанных с малярией. Сюда входят два гена, которые также отвечают за адаптацию и устойчивость к малярии у людей.

Результаты показывают, что малярия, вероятно, является серьезным заболеванием для диких лесных шимпанзе и что адаптация к малярийному паразиту произошла независимо, через изменения в одних и тех же генах у шимпанзе и людей.

«Близкое генетическое сходство между человекообразными обезьянами привело к болезням, переходящим от обезьян к людям, таким как малярия и ВИЧ/СПИД, поэтому изучение диких шимпанзе чрезвычайно полезно для понимания этих и других общих инфекционных заболеваний у людей и может помочь в разработке новых методов лечения или вакцин», - говорит соавтор исследования Харрисон Остридж (Институт генетики UCL). «Обнаружение доказательств адаптации к малярии у шимпанзе, связанных с теми же генами, которые влияют на устойчивость к малярии у людей, поразительно с эволюционной точки зрения, поскольку это предполагает, что существуют ограниченные способы, которыми мы можем развить устойчивость к малярийному паразиту».

Исследование предполагает, что шимпанзе также адаптировались к своим местообитаниям в саваннах, где более высокие температуры, меньше осадков и меньше доступной пищи. Это показывает, что изучение саванновых шимпанзе может пролить свет на то, как предки человека адаптировались к похожим местообитаниям миллионы лет назад, когда они впервые перебрались из африканских лесов в саванну.