Еволюційне протистояння з вірусами наділило кажанів захистом від раку, що могло посприяти їхній здатності жити понад 40 років, а це для тварин їхнього розміру незвичайно. Розшифрувавши геноми восьми видів нічниць, дослідники виявили, що адаптація до РНК- та ДНК-вірусів у них відбувалася різними шляхами: для РНК-вірусів важливими були зміни кількості копій імунних генів, а для ДНК-вірусів — зміни самих білків. Розуміння цих природних механізмів відкриває медикам нові можливості для створення ефективних ліків проти онкологічних та вікових захворювань у людей. Результати опублікували в журналі Nature.
Що незвичного демонструють кажани?
Протягом приблизно 33 мільйонів років свого існування кажани роду Нічниці (Myotis) розділилися на 139 видів та опанували найрізноманітніші екологічні ніші на шести континентах. Проте більшу увагу вони привертають через унікальні біологічні феномени: надзвичайну тривалість життя та здатність співіснувати з вірусами, які для інших ссавців є смертельно небезпечними.
Вчені давно помітили, що нічниці демонструють вражаючу різницю в тривалості життя, яка в межах одного роду може бути шестикратною: від 7 років у Myotis nigricans до 42 років у Myotis brandtii. Така варіативність при порівняно невеликих відмінностях у розмірах тіла робить ці види підхожими для дослідження процесів здорового старіння у ссавців. Водночас розуміння того, як імунна система цих тварин протистоїть вірусам, не спричиняючи руйнівні запальні процеси, згодилося б для створення нових підходів до лікування людських вірусних інфекцій. Дослідницька група з Каліфорнійського університету в Берклі вирішила застосувати генетичний аналіз, щоб зрозуміти, як саме еволюція сформувала захисні стратегії кажанів.
Як віруси змінили геном кажанів?
Дослідники створили високоточні збірки геномів восьми видів північноамериканських нічниць і детально проаналізували їхню ДНК. Крім того, вони перевірили стійкість клітин цих тварин до інфекцій та генетичних пошкоджень у лабораторних умовах.
З'ясувалося, що еволюція захисту від вірусів у цих тварин ішла двома різними шляхами. До РНК-вірусів кажани пристосувалися переважно завдяки зміні кількості копій імунних генів. Наприклад, деякі види отримали до трьох копій гена PKR, що відіграє ключову роль у противірусному захисті.
Натомість адаптація до ДНК-вірусів відбувалася через корисні мутації, які змінювали самі білки. Аналіз показав, що ці ж гени, які взаємодіють із ДНК-патогенами, залучені до процесів ремонту власної ДНК організму. Коли дослідники вплинули на клітини малої бурої нічниці (Myotis lucifugus) речовиною, що спричиняє дволанцюгові розриви ДНК, клітини швидко запускали процес запрограмованої загибелі. Імовірно, у такий же спосіб організм кажанів може позбавлятися сильно пошкоджених клітин, не даючи їм змоги накопичувати мутації та утворювати пухлини.
Оскільки вікові хвороби бувають пов’язані з помилками в ДНК клітин, а ризик утворення пухлин неминуче зростає з віком, такий подвійний захист може дозволяти кажанам уникати смертельних хвороб і жити в кілька разів довше за інших ссавців такого ж розміру.
Як це допоможе людям?
Генетичні особливості кажанів можуть надати вченим конкретні мішені для розроблення ліків проти вікових хвороб. Зокрема, відтворення у людей механізму, за якого критично пошкоджені клітини швидко самознищуються, а не перетворюються на злоякісні, може лягти в основу нових методів профілактики та лікування онкології. Крім того, вивчення унікальних копій противірусних генів нічниць може посприяти розробці дієвіших препаратів, які блокуватимуть розмноження РНК-вірусів в організмі людини, імітуючи імунітет рукокрилих. Але наразі вчені вказують на потребу глибше вивчити механізми противірусного захисту нічниць.
Чим ще можуть здивувати кажани
🗺️ Тварини достатньо розумні, щоб подумки створювати та запам'ятовувати ехолокаційні карти для орієнтування на місцевості. Завдяки цьому кажани із зав'язаними очима знаходили точну дорогу до гнізда з великих відстаней.
🎶 У процесі спілкування нічниці використовують схожу з дез-металістами техніку для досягнення низьких звуків. Зокрема, вони гроулили за допомогою незалежної вібрації несправжніх голосових зв'язок під час конфліктів.
🤝 Кровосисні види здатні вибудовувати глибокі соціальні зв'язки та піклуватися про чужих дітей. Наприклад, самка кажана-вампіра усиновила та вигодувала дитинча своєї померлої подруги.