Американские волки почернели из-за чумы плотоядных

Зоологи выяснили, что вспышки чумки среди североамериканских волков увеличивают долю особей с черным мехом. Дело в том, что генетический вариант, отвечающий за такую расцветку, также делает носителей устойчивее к инфекционным заболеваниям. Там, где эпизоотии происходят регулярно, например, в Йеллоустонском национальном парке, волкам выгодно спариваться с сородичами с противоположным цветом меха. Так они повышают шанс на рождение гетерозиготных особей, которые смогут пережить заражение чумкой. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Science.

В североамериканских популяциях волков (Canis lupus) нередко встречаются особи с черным мехом. Их необычная окраска объясняется мутацией в локусе K гена CBD103. У большинства волков этот локус представлен вариантом k, который обеспечивает нормальное взаимодействие генов Agouti и Mc1r и, как следствие, типичный для вида серый цвет шерсти. Однако их черные сородичи являются носителями аллели K, в которой не хватает трех нуклеотидов. Она мешает работе гена Agouti, из-за чего волчий мех приобретает черный цвет.

Предполагается, что североамериканские волки получили аллель K от домашних собак коренных американцев 1598-7248 лет назад. После единственного скрещивания данный вариант быстро распространился в волчьих популяциях по всему континенту. Это свидетельствует, что аллель K дает носителям некие преимущества. Например, можно предположить, что волки с черным мехом эффективнее охотятся или привлекают партнеров.

Впрочем, исследования показывают, что сама по себе черная окраска не играет значительной роли в выживаемости волков. Гомозиготные (KK) и гетерозиготные (Kk) по аллели K особи имеют одинаково черную шерсть, однако уровень приспособленности у вторых выше. Таким образом, отбор в пользу аллели K идет не по цвету меха ее носителей, а по дополнительным функциям, которые она выполняет. Поскольку локус K в гене CBD103 кодирует производство белков бета-дефензинов, играющих важную роль во врожденном и приобретенном иммунитете млекопитающих, исследователи предполагают, что вариант K обеспечивает повышенную защиту от респираторных инфекций, например, от вызываемой морбилливирусом чумы плотоядных. Это заболевание, также известное как чумка, убивает многих зараженных особей, особенно детенышей.

Команда зоологов под руководством Сары Кубенес (Sarah Cubaynes) из Университета Монпелье решила проверить связь между черной окраской волков, аллелью K и вспышками чумки. Для этого исследователи сопоставили окраску и наличие антител к чуме плотоядных в 12 волчьих популяциях из разных регионов США и Канады. В северных популяциях черные особи встречаются редко, однако по мере движения на юго-запад их доля растет.

Кубенес и ее коллеги удалось выяснить, что волки с антителами к чумке с большей вероятностью окрашены в черный цвет. Особенно ярко эта закономерность проявляется среди более старших особей. Если в среднем по 12 популяциям доля волком с черным мехом составляет 25 процентов, то среди серопозитивных к чуме плотоядных особей она достигает 32 процентов (p=0,03). Таким образом, у черных волков, которые заразились чумкой, вероятность выжить выше, чем у их серых сородичей.

На следующем этапе авторы сосредоточились на популяции волков из национального парка Йеллоустон. Она на 55 процентов состоит из особей с серым мехом (kk) и на 45 процентов — из особей с черным мехом (KK и Kk), причем доля гомозигот среди последних невелика. Предыдущие исследования показали, что репродуктивный успех серых самок в Йеллоустоне на четверть выше, чем у черных. При этом вспышки чумки вдвое снижают репродуктивный успех самок независимо от их окраски.

Кубенес с соавторами сопоставили выживаемость йеллоустонских волков с разным цветом меха в 1998-2020 годах. За это время в парке произошло пять вспышек чумки. Оказалось, что гетерозиготные черные волки, зараженные чумкой, действительно выздоравливают с большей вероятностью, чем их серые сородичи. Таким образом, повышенная выживаемость черных особей во время вспышек чумы плотоядных компенсирует низкий репродуктивный успех самок с черным мехом.

Зоологи предположили, что при частых эпизоотиях чумки волкам выгодно спариваться с особями противоположного цвета и производить гетерозиготных черных детенышей, более устойчивых к болезни. Демографическую модель, описывающая динамику трех генотипов (kk, Kk и KK) на территории Йеллоустона, подтвердила эту идею. Проанализировав ее, авторы пришли к выводу, что, если эпизоотии чумки происходят раз в десять лет или реже, как в северных регионах Северной Америки (это связано с тем, что здесь немного мелких плотоядных, которые являются природным резервуаром вируса), волкам с серым мехом выгодно брать себе в партнеры особей того же цвета, что и они сами, поскольку серые самки приносят больше потомства. В результате доля черных особей в таких популяциях сокращается. Однако если вспышки болезни случаются чаще, как в Йеллоустоне, то более эффективной стратегией становится спаривание с особями противоположного цвета. Вероятно, этим и объясняется, почему доля черных волков растет по мере продвижения от северных популяций на юго-запад.

Исследователи подчеркивают, что, скорее всего, изначально аллель K защищала волков не от чумки, а от каких-то других болезней. Дело в том, что вирус чумы плотоядных произошел от мутировавшего вируса кори лишь несколько столетий назад, а в Северной Америке распространился лишь в XVIII веке. Однако что это были за инфекции, пока остается неясным.

Ранее мы рассказывали о том, как канадский зоолог Томас Юнг описал первый известный случай меланизма у канадской рыси (Lynx canadensis). Ученый повстречал хищницу необычной расцветки на территории канадской территории Юкон — и сумел запечатлеть ее на видео. До этого меланисты отмечались среди более мелких рыжих рысей (L. rufus)