Адаптация генома и кишечного микробиома помогла обыкновенным вампирам привыкнуть к кровавой диете

Питаться кровью летучим мышам десмодам (Desmodus rotundus) позволяет адаптация генома и кишечного микробиома к бедной витаминами, углеводами и жирами пище, сообщается в Nature Ecology&Evolution. Вампиры научились вырабатывать витамины, эффективнее, чем другие летучие мыши расщеплять жиры и глюкозу, и выработали иммунитет к вирусам, содержащимся в крови их добычи, выяснили биологи, отсеквенировав геном и кишечный микробиом десмода.

Вампировые летучие мыши выделяются в подсемейство, которое включает три рода и вида. Десмод или обыкновенный вампир питается кровью млекопитающих, в том числе человека. Белокрылый (Diaemus youngi) и мохноногий (Diphylla ecaudata) вампиры предпочитают птичью кровь, хотя недавно выяснилось, что мохноногие вампиры приспособились к человеческой крови и включили ее в свой рацион. Все вампиры обитают в Центральной и Южной Америке и адаптировались к своей диете. Они вырастили большие клыки и резцы, позволяющие прокусывать кожу жертвы; на носу у них появились инфракрасные рецепторы с помощью которых они ищут добычу; в слюне содержатся обезболивающие вещества и антикоагулянты, препятствующие свертыванию крови; а пищеварительная система вампиров способна быстро избавляться от излишков мочевины и воды.

В новом исследовании биологи из восьми стран под руководством Мари Зепеды Мендосы (Marie Zepeda Mendoza) из Копенгагенского университета выясняли, как самый распространенный из вампировых, десмод, приспособился к богатому белками рациону, в котором очень мало углеводов и витаминов, но есть патогены. Ученые секвенировали и проанализировали его полный геном и кишечный микробиом, и сравнили их с ДНК травоядных, насекомоядных и хищных летучих мышей.

Ученые выяснили, что в геноме обыкновенных вампиров по сравнению с другими летучими мышами содержится в полтора-два раза больше транспозонов. Это участки ДНК, способны «путешествовать» по геному с помощью специального фермента, который вырезает участок ДНК из генома и вместо него вставляет мобильный генетический элемент. У десмодов много транспозонов оказалось в участках генома, связанных с метаболизмом витаминов и жиров, а также с выработкой антигенов и имунным ответом на вирусы. Исследователи обнаружили в геноме вампиров эндогенные вирусные последовательности — результат инфицирования предков летучих мышей. Организм справлялся с инфекцией, а вирусная ДНК встраивалась в геном, со временем мутировала и становилась неактивной.

В кишечном микробиоме десмодов исследователи нашли гены, связанные с более эффективным расщеплением углеводов, а также с выработкой необходимых питательных веществ, которые вампиры не получают с кровью, в том числе кофакторов (веществ, необходимых для нормальной деятельности некоторых ферментов) и витаминов — например, витамина В₅ и каротеноидов. Кроме того, в микробиоме обнаружились гены ферментов, расщепляющих вирусную РНК, попавшую в кровь, а также предположительно защитные бактерии, борющиеся с патогенами. Защищаться от переизбытка железа, которое в свободной форме вредно для организма, десмоды научились, вырабатывая белок ферритин, который связывает и хранит атомы железа. Чтобы избавиться от переизбытка других соединений азота, образующихся в результате расщепления белков, в микробиоме вампиров появились организмы, перерабатывающие «в скоростном режиме» аминокислоты и мочевину.

Если вампиры не находят пищи больше двух дней подряд, они погибают голодной смертью. Поэтому самки вампиров «страхуют» риски и неудачницу на взаимообразной основе подкармливают родственницы, а если их нет, то подруги.