Редактирование генома сделает сумчатых куниц устойчивыми к яду инвазивных жаб

Зоологи предложили генетически отредактировать северных сумчатых куниц, чтобы спасти их от вымирания. Сейчас численность этих хищников резко сокращается из-за того, что они массово травятся завезенными в Австралию жабами-ага. Однако специалисты предполагают, что если внести в геном сумчатых куниц небольшие изменения, связанные со структурой натрий-калиевого насоса, то они получат устойчивость к яду инвазивных амфибий. Впрочем, как отмечает издание New Scientist, пока проект находится на ранних стадиях реализации.

Северные сумчатые куницы (Dasyurus hallucatus) — одни из многих австралийских животных, которые серьезно пострадали от инвазивных видов. Когда-то эти мелкие хищники были широко распространены от Западной Австралии до юго-востока Квинсленда. Все изменилось после того, как в 1930 годах люди завезли на континент южноамериканских жаб-ага (Rhinella marina). Довольно скоро ядовитые амфибии, которые должны были поедать вредителей сахарного тростника, сами превратились в проблему. Жабы колонизировали значительную часть Австралии, а местные хищники, пытавшиеся на них охотиться, начали массово умирать от отравления. В результате под угрозой исчезновения оказался целый ряд видов варанов и змей — а также северные сумчатые куницы.

Специалисты по охране природы неоднократно предпринимали попытки защитить северных сумчатых куниц от вымирания. Например, этих хищников учили не охотиться на жаб-ага. К сожалению, оказалось, что такой подход нельзя расширить до больших масштабов. Кроме того, исследователи намеревались расселять тех немногих сумчатых куниц, что естественным путем выработали отвращение к ядовитым амфибиям, но существенных успехов так и не добились.

Команда зоологов под руководством Стивена Франкенберга (Stephen Frankenberg) из Мельбурнского университета предлагает пойти другим путем и сделать северных сумчатых куниц устойчивыми к отравлению инвазивными амфибиями. По словам исследователей, основными компонентами яда жаб-ага являются буфадиенолиды и буфотоксины, которые ингибируют работу натрий-калиевого насоса (Na⁺/K⁺-АТФ-аза) в клеточной мембране и повышают уровень натрия в клетках до опасного для жизни уровня. За пределами Австралии у многих животных, от насекомых до млекопитающих, произошли небольшие изменения в строении Na⁺/K⁺-АТФ-азы, которые сделали их устойчивыми к жабьим токсинам и позволили поедать этих амфибий без особого вреда. У австралийских хищников такой особенности нет, поскольку они не эволюционировали в присутствии ядовитых жаб.

Франкенберг и его соавторы считают, что, будь у северных сумчатых куниц возможность сосуществовать с жабами-ага на протяжении тысячелетий, они бы тоже развили устойчивость к их яду в ходе естественного отбора. Однако у редких хищников нет столько времени — поэтому исследователи планируют ускорить процесс. Для этого они намерены изменить несколько пар оснований в геноме сумчатых куниц таким образом, чтобы их Na⁺/K⁺-АТФ-аза не выходила из строя при контакте с жабьим ядом. Отредактированные особи могли бы поедать инвазивных амфибий без существенного вреда для себя — или по крайней мере выживать после встречи с ними и больше на них не охотиться.

Пока исследователи находятся на ранних стадиях работы и проводят эксперименты с клетками сумчатых мышей из рода Sminthopsis — более мелких родственников сумчатых куниц. В 2020 году Франкенберг сообщил, что ему и его коллегам удалось с помощью технологии CRISPR/Cas9 внести в геном этих животных изменения, обеспечивающие пониженную чувствительность к жабьему яду. Теперь команда готовит к печати публикацию, согласно которой отредактированные клетки сумчатых мышей в 45 раз устойчивее к токсинам амфибий, чем неотредактированные. При этом изменения были внесены только в одну копию одного из генов Na⁺/K⁺-АТФ-азы. Редактирование обеих копий повысило бы устойчивость еще сильнее.

Генетик Мерлин Кроссли (Merlin Crossley) из Университета Нового Южного Уэльса считает подход Франкенберга и его коллег перспективным. Однако он предупреждает, что до успеха еще очень далеко. Чтобы получить устойчивую к жабьему яду сумчатую куницу, необходимо будет внести изменения в окруженную плотной оболочкой яйцеклетку этого хищника и затем внедрить ее в организм самки. Это будет дорогой и трудной процедурой, особенно если учесть, что впервые генетически отредактировать сумчатое млекопитающее — а именно домового опоссума (Monodelphis domestica) — удалось только в 2021 году. Более того, чтобы помочь диким популяциям сумчатых куниц, команде Франкенберга предстоит вывести большое количество отредактированных особей и получить разрешение на их выпуск в природу.

Недавно мы рассказывали о том, как у северных сумчатых куниц обнаружили полуночную сиесту. Зоологи выяснили, что по ночам у этих хищников наблюдается два пика активности, во время которых они кормятся: первый в течение трех часов до полуночи, а второй — в течение трех часов после. Между ними сумчатые куницы отдыхают и переваривают пищу.