Heterozygotnost jako obrana proti parazitům

Evoluční teorie tvrdí, že genetická variabilita a odolnost k parazitaci jsou vzájemně provázány. Jedincům se sníženou genetickou variabilitou je již delší dobu přisuzována nižší schopnost bránit se parazitárním nákazám ve srovnání s jedinci, jejichž předkové byli navzájem geneticky méně příbuzní. Přes rozsáhlé teoretické zpracování tématu dosud až na výjimky chyběly empirické studie, které by toto pravidlo potvrzovaly. Významná podpůrná práce byla publikována teprve loni v časopise Biology Letters. ¹⁾ Ke studiu vztahů mezi heterozygotností (tj. genetickou variabilitou) daného jedince a stupněm jeho parazitace využili autoři genomiku. Kdyby uvedená teorie platila, ztráta genetické variability v dané populaci by mohla snížit schopnost přežití při parazitaci či infekci členů populace. Malé populace divoce žijících zvířat jsou v dnešním světě kvůli fragmentaci biotopů čím dál tím častější. A tak je ovlivnění stupně parazitace a závažnosti infekčních onemocnění prostřednictvím ztráty části genetické informace čím dál tím aktuálnější.

Zmiňovaná studie využila populaci ovce tlustorohé (Ovis canadensis) v coloradském Národním parku Skalisté hory. Populace ovcí v parku během 20. století několikrát drasticky poklesla v důsledku epidemického výskytu zánětu plic. Ve svých minimech čítala pouhých 200 ovcí, v maximech několik tisíc. Při tak silném zúžení populace dochází k efektu hrdla láhve (viz Vesmír 73, 589, 1994/10), tedy k snížení genetické variability v důsledku toho, že populaci v jejích minimech netvoří potomci všech původních příslušníků. Vinou efektu hrdla láhve mohou být fixovány alely nevýhodných znaků, které by se jinak v běžné populaci neprosadily.

Protože v posledních dvou desetiletích vymřela řada malých izolovaných populací ovce tlustorohé napříč areálem výskytu, výzkum byl cílen především na objasnění příčin náhlého vymírání. Kandidátem na viníka byla hlístice Protostrongylus, česky plicnivka. Pro dospělce těchto parazitických červů je charakteristická lokalizace do plicních sklípků, průdušnic nebo jiných částí dýchacích cest, kde se stávají jednou z častých příčin vzniku zánětu plic. Plicnivky rovněž mohou ovlivnit reprodukční úspěšnost napadených zvířat. ²⁾

Výzkumníci analyzovali heterozygotnost v 15 mikrosatelitních lokusech. ³⁾ Čtyři z nich byly lokalizovány do genů s funkcí přímo se vztahující k odolnosti vůči parazitům nebo k plicním onemocněním, tři do oblastí bohatých na geny, avšak zatím bez dokladu o vztahu k parazitaci. Zbývající pocházely z funkčně neutrálních částí genomu. Zároveň výzkumníci analyzovali početnost parazitů v exkrementech jednotlivých ovcí. Z výsledků vyplývá, že za více než 30 % variability v početnosti parazitických hlístic v exkrementech jedinců byla odpovědná snížená heterozygotnost v mikrosatelitních lokusech lokalizovaných do genů s funkcí přímo se vztahující k odolnosti vůči parazitům či plicním onemocněním. Heterozygotnost v ostatních oblastech bohatých na geny měla na množství parazitů nižší vliv a v dalších mikrosatelitních lokusech neměla žádný vliv. Nejvýraznější efekt byl prokázán u genu MMP9, což je proteáza (enzym štěpící proteiny) známá svou rolí ve vývoji chronické obstrukční plicní nemoci a hrající roli při opravách poškozené plicní tkáně.

Výsledky skutečně potvrzují, že snížení genetické variability v konkrétních genech může mít za následek zvýšenou náchylnost k parazitárním onemocněním. Může být tedy klíčovým mechanismem majícím za následek vyhynutí populací, jejichž početnost prošla v nedávné době efektem hrdla láhve.