达尔文的兔子通过自然选择帮助解释对黏膜炎的反抗

达尔文的兔子有助于解释通过自然选择对粘膜炎症的抵抗。近70年来，粘膜炎症曾摧毁了澳大利亚、英国和法国的兔子种群，一项新研究揭示了这种物种如何通过自然选择演化出对这种疾病的基因抵抗力。一项有史以来规模空前的兔子DNA研究跨越了150年和数千英里的距离，揭示了动物对致命粘膜炎症病毒的反击基因基础。由剑桥大学和波尔图CIBIO研究所领导的一支包括曼彻斯特大学的李莉莎·卢格博士在内的国际团队利用最新技术，从1865年至2013年的近200只兔子中提取了DNA，其中包括一只属于查尔斯·达尔文的兔子。科学家们随后对近2万个基因进行了测序，以确定自1950年代粘膜炎症流行以来出现的突变。今天发表在《科学》杂志上的研究表明，澳大利亚、英国和法国现代兔群通过相同的基因变化获得了对粘膜炎症的抵抗力。科学家们还发现，这种抵抗基于多个不同基因的多次突变的累积影响。首席作者乔尔·阿尔维斯说：“我们比较了1950年代病毒爆发前收集的兔子和现代演化出抗性的群体，发现在三个国家的兔子中相同的基因发生了变化。其中许多基因在兔子的免疫系统中起着关键作用。通常，进化是通过单一基因的巨大变化来实现的，但我们的发现表明，对粘膜炎症的抵抗可能是通过在整个基因组中分散的许多小效应逐步演化而来的。”他们在IFN-alpha 21A基因中发现了三个特别重要的突变，该基因在检测到病毒时会引发兔子细胞中基于蛋白质的警报。实验室团队生产了1950年代兔子中发现的这种蛋白质形式和今天发现的不同形式。剑桥大学遗传学系的高级作者弗朗西斯·吉金斯教授说：“我们将这些蛋白质与不同菌株的病毒交战，这时我们看到了，从分子水平上看，兔子多年来是如何进行反击的。”澳大利亚于1950年向失控的兔子种群释放了粘膜炎症。据信，欧洲兔子是由英国定居者托马斯·奥斯汀在19世纪50年代引入该国的。一个世纪后，它们的数量达到数亿。这种物种对澳大利亚的原生植物和动物造成了严重破坏，但在不到三个月的时间里，粘膜炎症已传播了2000公里并导致99％的感染动物死亡。1952年，该病毒非法引入法国，并于1953年传入英国，在这两个国家都造成了同样灾难性的后果。科学家很快开始跟踪病毒和兔子的演化，三个国家的所有数据表明，致死率显著下降。他们得出结论称，这是由于疾病变得不那么强烈，而兔子变得更有抵抗力。动物人群在感染上存在较大的遗传变异，这使得它们在面临新疾病时能够快速演化出抵抗力。上世纪50年代的流行病引发了一场特别激烈的自然选择过程。这些最初的发现已成为宿主-寄生虫共同演化的标志性案例，但这项新研究提供了一幅更加详细的照片展示了兔子上发生的情况。该团队从英国、法国、澳大利亚和美国的11家自然历史博物馆收集了历史样本。其中一只兔子的DNA测序来自于查尔斯·达尔文，如今该兔子保存在伦敦自然历史博物馆。乔尔·阿尔维斯说：“要获得这么多已故兔子的样本并不容易。并非所有自然历史博物馆都保存兔子，因为与其他物种相比，它们并不算太有吸引力。但我们合作的博物馆几十年来一直很好地保存它们的标本。这和新技术的可用性给了我们一个独特的机会。”在英国和欧洲大陆的兔子种群正在急剧减少的同时，这项研究可能为兔子的未来提供线索。该团队发现，帮助兔子抵抗粘膜炎症病毒的蛋白还对抗另一种名为口疮病毒的无关病毒具有抗病毒效果。波尔图大学CIBIO的米格尔·卡内洛说：“在与粘膜炎症病毒作战的同时，兔子可能提高了对其他病毒的抵抗力，包括或许是正在杀死许多动物的兔子出血性疾病。”与此同时，粘膜炎症仍对兔子构成严重威胁。乔尔·阿尔维斯说：“病毒演化似乎正在找到对抗我们观察到的基因适应性的方法。近期，病毒的更具侵略性的新菌株被发现对免疫功能极具压制作用。因此，这场军备竞赛还在继续。” 图片：感谢自然历史博物馆托管人 分享此消息 进一步阅读”