Генетические особенности полевых мышей «расскажут» о состоянии городской среды

Ученые показали, что у полевых мышей, обитающих в городе, разнообразие генов главного комплекса гистосовместимости класса II (MHC–II), отвечающих за устойчивость организма к паразитарным заболеваниям, связано со степенью урбанизации парков, в которых грызуны живут. Так, чем сильнее парки напоминали естественные биотопы, тем больше вариантов этих генов встречалось в популяции. Это может быть связано с большим разнообразием патогенов в «природных» парках и, соответственно, низкой вероятностью для каждой конкретной мыши встретить определенного возбудителя заболевания. Таким образом, полевые мыши потенциально могут использоваться для отслеживания распространения паразитов в парках. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в биологической серии журнала Известия РАН.

Городские экосистемы отличаются от природных ландшафтов. Так, в городах возникают новые, ранее не существовавшие сообщества организмов, в которых может наблюдаться более высокая, чем в естественных условиях, плотность популяций, формируются нетипичные пищевые связи и могут быстрее распространяться паразитарные инфекции. Однако до настоящего времени было недостаточно данных о том, как иммунная система городских животных реагирует на повышенную вероятность заражения патогенами. Знание об этом потенциально позволит контролировать распространение инфекций в городе и снизить частоту заражений как среди диких животных, так и среди домашних питомцев.

Ученые из Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН (Москва) оценили разнообразие аллелей (вариантов) одного из генов главного комплекса гистосовместимости класса II (MHC–II) в популяциях полевых мышей, обитающих в парках Москвы с разной степенью урбанизации. Белки, за синтез которых отвечают гены MHC, отличаются большим разнообразием и определяют сопротивляемость организмов к различным патогенам — вирусам (класс I) и паразитам (класс II). То есть устойчивость к патогенам напрямую связана с разнообразием аллелей генов MHC.

Авторы выбрали в качестве объекта исследования полевую мышь, поскольку именно этот вид грызунов чаще других встречается на незастроенных территориях мегаполиса. Это позволяет рассматривать его в качестве индикаторного при анализе состояния городской среды. Животных отлавливали в четырех парках: в Нескучном саду, расположенном в пределах наиболее урбанизированной территории, в Терлецком лесопарке, Главном ботаническом саду имени Н. В. Цицина РАН и в Битцевском лесопарке — наименее урбанизированной территории из изученных. Степень урбанизации территорий оценивалась в соответствии с их отдаленностью от центра города.

Исследователи отловили 45 мышей, у которых отобрали фрагменты мышечной ткани. Из полученных образцов ученые с помощью полногеномного секвенирования определили аллельное разнообразие одного из генов МНС. Суммарно во всех выборках полевых мышей, обитающих в парках Москвы, исследователи обнаружили 27 вариантов аллелей. При этом у одного животного встречалось от одной до пяти аллелей.

Больше всего вариантов аллелей (17), в том числе уникальных, ученые обнаружили у полевых мышей из Битцевского лесопарка. В этом парке также наблюдалось наибольшее разнообразие индивидуальных генотипов при относительно меньшем числе аллелей гена MHC у каждой особи. Наблюдаемая картина может быть связана с большим спектром патогенов на данной территории и одновременным снижением для конкретной особи вероятности столкнуться с каждым из них.

В популяциях мышей, обитающих в трех других парках, расположенных в зонах с более высокой степенью урбанизации, общее число аллелей и разнообразие индивидуальных генотипов было меньшим, но число аллелей, представленных в генотипе одной особи, — большим. Так, в обустроенных парках, для которых характерно небольшое видовое разнообразие грызунов, но повышена плотность популяций каждого вида, вариабельность патогенов оказывается ниже, однако для отдельной особи повышается вероятность встречи с каждым из них.

Виды, обитающие на урбанизированных территориях, могут служить хорошими индикаторами состояния городской среды и использоваться для оценки степени ее благополучия. Авторы показали, что в Москве одним из таких видов может быть полевая мышь, которая обитает на многих городских территориях, испытывающих разную степень антропогенной нагрузки. Отслеживание состояния этих грызунов позволит корректировать мероприятия по благоустройству и озеленению городов.

«В дальнейшем мы планируем с помощью полевых мышей оценить состояние каждого парка по его загрязненности тяжелыми металлами и мышьяком. Эта работа уже проводится. В результате исследования мы продемонстрируем особенности накопления тяжелых металлов в зависимости от расположения парка и ткани, которую мы исследуем. Особенно важно, что оценка будет проводиться с помощью живых организмов, постоянно обитающих в этих парках. Кроме того, очень важное направление наших исследований — оценка загрязненности организмов животных микропластиком. Это пилотный проект. Мы оцениваем содержание микропластика и искусственных нитей в желудочно-кишечном тракте модельных грызунов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Наталья Феоктистова, доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории сравнительной этологии и биокоммуникации Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН.