Зловещий ученый и кролик Дарвина

Ученые сумели выявить гены кроликов, связанные с устойчивостью к миксоматозу – вирусному заболеванию, которое в 1950-х годах позволило взять под контроль численность кроликов в Австралии. В исследовании сопоставлялись геномы современных кроликов с разных континентов, а также взятые из кроличьих костей, хранящихся в музеях, включая и скелет кролика, принадлежавшего Чарльзу Дарвину.

Вирус миксоматоза кроликов (Myxomatosis cuniculorum) был обнаружен на рубеже XIX – XX века в Южной Америке. В 1896 году итальянский врач Джузеппе Санарелли (Giuseppe Sanarelli), выпускник Сиенского университета, стажировавшийся в Институте Пастера в Париже и основавший Институт гигиены в Университете Монтевидео (Уругвай), обнаружил, что привезенные им из Европы кролики, которых он хотел использовать в качестве лабораторных животных, погибли от неизвестной болезни. Проведя исследование, он описал найденный им вирус.

Вирус миксоматоза под электронным микроскопом

В 1920 году бразилец Энрике де Борепер-Араган (Henrique de Beaurepaire Aragão) доказал, что вирус передается с укусами блохи Ctenocephalides felis. Спустя семь лет тот же исследователь доказал, что естественным резервуаром вируса служат бразильские кролики (Sylvilagus brasiliensis). За много поколений они выработали устойчивость к болезни и отделывались лишь появлением небольших опухолей, не опасных для общего состояния здоровья. Однако для европейского кролика (Oryctolagus cuniculus) болезнь оказалась смертельной. Уже в 1926 году Энрике де Борепер-Араган предложил вирус австралийцам в качестве способа борьбы с кроликами, но те тогда сочли этот способ необычным и ненадеждым.

Переносится вирус кровососущими насекомыми, преимущественно блохами и комарами. Возможно и заражение воздушно-капельным путем. У заболевших животных появляются небольшие твердые опухоли (миксомы) под кожей в области головы и половых органов. Развивается острый конъюнктивит, нередко переходящий в слепоту. Кролики становятся вялыми, теряют аппетит, у них повышается температура. Как правило, появляются вторичные бактериальные инфекции, которые вызывают воспаление легких. В зависимости от индивидуальной способности организма к сопротивлению кролик погибает в срок от двух суток до двух недель. К тому же наступившая слепота делает зараженного кролика более уязвимым для хищников.

В 1950 году вирус был использован австралийским правительством для борьбы с многомиллионной армией кроликов в Австралии. В результате менее чем за три месяца миксоматоз распространился на 2000 км и убил 99 % зараженных животных. За несколько лет общая численность кроликов в Австралии снизилась с 600 до 100 миллионов.

Набор для работы с вирусом миксоматоза, применявшийся в Австралии в 1951 году

В июне 1952 года французский бактериолог Поль Арман-Делилль незаконно использовал вирус, чтобы избавиться от диких кроликов в своем поместье в департаменте Эр-и-Луар. Ущерб, который кролики наносили посадкам, был велик. Ученый вспоминал, что его сын, агроном, чтобы избежать разорения, вынужден был постоянно охотиться на кроликов и убивал до четырех тысяч в год. Но кролики плодились быстрее. Тогда Арман-Делилль выписал культуру вируса из лаборатории Лозанны и привил ее двум пойманным кроликам, которых потом выпустил на волю. Арман-Делилль рассчитывал, что изолированное положение поместья (территория в 300 гектаров была обнесена стеной) предотвратит распространение болезни. Но через четыре месяца выяснилось, что труп умершего от миксоматоза кролика нашли в пятидесяти километрах от места жительства ученого. Арман-Делилль обвинял в этом местных жителей, которые забирали найденные тушки умерших животных.

Уже в 1953 году федерация производителей пушнины отметила снижение заготовок шкурок диких кроликов на 15-20% по сравнению с прошлыми годами. В октябре 1952 года Институт Пастера обнаружил вирус в трупе кролика в Рамбуйе в 45 километрах от Парижа. 24 июня 1953 года Арман-Делилль прочитал доклад в Сельскохозяйственной академии Франции, в котором описал проникновения вируса в страну, в октябре доклад и его обсуждение были опубликованы.

Поль Арман-Делилль (1874 – 1963)

В сезоне 1953-1954 годов охотники Франции добыли только 15 % от обычного числа кроликов, в следующем сезона – всего 2 %. В итоге к  1954 году 90% диких кроликов Франции были мертвы, а болезнь распространилась по Западной Европе, затронув Бельгию, Нидерланды, Италию и Испанию. В 1953 году вирус также сознательно был внедрен в Великобритании, год спустя – в Ирландии. Шкурку зараженного кролика отправили по почти из Англии в Ирландию. Там заразившихся местных кроликов специально развозили по разным уголкам острова, чтобы ускорить распространение болезни. Во всех странах, где появлялся миксоматоз, вымирало от 90 % кроликов или больше. Серьезный удар распространение болезни нанесло не только по кроликам, но и по пиренейской рыси (Lynx pardinus), ведь кролики составляли до 70 % ее добычи. Сейчас пиренейская рысь причислена к вымирающим видам, и в дикой природе насчитывается около четырехсот животных. Одной из мер по спасению вида стал повторный выпуск кроликов в местах его обитания.

Во Франции Арман-Делилля благодарили фермеры и лесники, а проклинали охотники и кролиководы (вирус проник и в кроличьи хозяйства, нанеся им значительный урон). В январе 1955 года ученый был приговорен к штрафу в 5000 франков, однако полтора года спустя получил от директора департамента рек и лесов Франции почетную медаль с надписью «Благодарное лесное и сельское хозяйство». На одной ее стороне отчеканили портрет Арман-Делилля, на другой – изобразили мертвого кролика. В конце 1955 года законодательство Франции пополнилось особой статьей, запрещающей несанционированное распространение эпизоотий среди диких и домашних животных. Она предусматривала значительно более суровое наказание, вплоть до тюремного заключения до пяти лет. Но из-за отсутствия обратной силы у закона у Арман-Делиллю ее не применили.

Однако некоторое время спустя смертность от миксоматоза начала снижаться. Наблюдающие за этим процессом ученые, как в Европе, так и в Австралии, пришли к выводу, что болезнь становится менее вирулентной, а кролики – более устойчивыми. Обследование, завершенное в 2005 году показало, например, что в Великобритании численность кроликов увеличивается в три раза каждые два года. В Австралии сейчас выживает 35 % зараженных диких кроликов. Таким образом, история миксоматоза вошла в учебники как пример коэволюции хозяина и паразита.

Авторы нового исследования хотели проследить историю приспособления кроликов к вирусу более детально. Для этого они использовали кости и чучела кроликов, живших в счастливую для кроликов домиксоматозную эпоху, из одиннадцати музейных собраний Великобритании, Франции, Австралии и США. Среди них были и кости кролика, добытого в 1868 году Чарльзом Дарвином, хранящиеся сейчас в лондонском Музее естественной истории. Секвенированные геномы этих кроликов сопоставлялись с геномами современных диких кроликов. Всего было проанализировано около двухсот геномов.

Кости кролика Чарльза Дарвина из Музея естественной истории в Лондоне

Работа, опубликованная недавно в журнале Science, установила, что современные кролики в Австралии, Великобритании и Франции приобрели устойчивость к миксоматозу благодаря одним и тем же генетическим изменениям, произошедшим независимо. Ученые также обнаружили, устойчивость к болезни возникает в результате одновременного воздействия нескольких мутаций различных генов. Ведущий автор работы Джоэль Алвес (Joel Alves) говорит: «Мы сравнили кроликов, собранных до вспышки вируса в 1950-х годах, с современными популяциями, которые развили резистентность, и обнаружили, что одни и те же гены изменились во всех трех странах. Многие из этих генов играют ключевую роль в иммунной системе кролика. Часто эволюция происходит благодаря большим изменениям в отдельных генах, но наши результаты показывают, что устойчивость к миксоматозу, вероятно, развивалась благодаря множеству мелких эффектов, распространяющихся по всему геному».

Три особенно значимых мутации были обнаружены в гене IFN-альфа 21A, отвечающим за синтез белка, который задействован в обнаружении вируса. В лаборатории ученые синтезировали форму белка, обнаруженную у кроликов в 1950-х годах, и современную форму, чтобы сравнить их взаимодействие с вирусом миксоматоза, проследив постепенное увеличение эффективности противовирусной обороны кролика.

Понять, как именно устроено противодействия кроликов миксоматозу, важно не только с исторической точки зрения. Авторы работы полагают, что детали этого процесса окажутся важными для разработки мер противодействия другим болезням кроликов, в том числе геморрагической болезни кроликов, которая угрожает сейчас диким кроликам и кроличьим фермам в Европе и одновременно используется в Австралии для обуздания кроликов, которым уже не страшен миксоматоз.

Однако и вирус миксоматоза не стал совсем уж безобидным. Джоэль Альвес говорит: «Похоже, что вирусная эволюция находит пути противодействия генетическим адаптациям, которые мы наблюдали. Было обнаружено, что недавние, более вирулентные штаммы вируса миксоматоза стали чрезвычайно иммуносупрессивными. Таким образом, гонка вооружений продолжается».