Долгое время оставалось загадкой, как именно у древесных крыс появилась способность обрабатывать химические вещества креозотового растения, которые токсичны для других грызунов. Предыдущие исследования показали, что они защищены такими факторами, как кишечные бактерии. Но новое исследование идентифицирует гены, включенные у двух видов древесных крыс, обладающих устойчивостью к растительным ядам, показывая, что гены, с которыми они родились, играют центральную роль в том, чувствуют ли они воздействие его токсичных химикатов.Кусты креозота и вудрат были в эволюционной гонке вооружений с тех пор, как кусты начали колонизировать пустыни на западе США, где обитает крыса.
Чтобы спастись от поедания, листья растения покрывают токсичной смолой, содержащей химическое вещество нордигидрогваяретиновую кислоту (NDGA). Печень и почки большинства грызунов разрушаются этим веществом, но древесные крысы выводят токсины из вещества, чтобы они могли есть растения креозота как нормальную часть своего рациона. Способность противостоять смоле креозотового куста дает им исключительный доступ к ценному источнику пищи в районе с небольшим количеством растений.Два близкородственных вида древесных крыс перешли с можжевельника и кактуса на креозот в разное время — древесная крыса Neotoma bryanti впервые соприкоснулась с кустарником креозота за 7000 лет до древесной крысы Neotoma lepida.
Ученые из Университета Юты и Государственного университета Вебера исследовали экспрессию генов у N. bryanti и N. lepida, чтобы увидеть, какие ферменты вырабатываются этими видами в реакции на смолу растений. Они рассмотрели три группы — «опытные» N.bryanti и N.lepida, которые подвергались воздействию креозота в дикой природе, и «наивные» N.bryanti, популяцию вудракс, для которых креозот был новым дополнением к их рациону.Они обнаружили, что, когда вудракс подвергся воздействию креозотового куста в дикой природе, оба вида включили небольшое количество похожих генов для детоксикации растения, несмотря на то, что механизмы эволюционировали в совершенно разное время.
Джаэль Маленке из Университета штата Юта говорит: «Мы были удивлены тем, как мало генов было индуцировано древесными крысами обоих видов, когда они ели диету с добавлением токсинов. Мы ожидали, что список генов будет огромным — вместо этого мы нашли очень мало».Когда креозот был новой добавкой к рациону отдельных древесных крыс N.bryanti, у них были разные реакции. У них были признаки сильного стресса, свидетельствующие о том, что из-за того, что они не принимали диету, не были включены гены ее детоксикации.
Доктор Маленке говорит: «Для N. bryanti, но не для N. lepida, по-видимому, существует скрытая стратегия поддержания экспрессии именно той комбинации ферментов, которая соответствует« нормальной »диете животного, и не изменять это выражение, даже если изменение диеты. Хотя эта стратегия очень эффективна, она может стать недостатком, скажем, перед лицом климатических изменений ».