ARRIBA: Un demonio de Tasmania (Sarcophilus harrisii)MENNA JONES
En general, el siglo XX fue bastante duro para los demonios de Tasmania (Sarcophilus harrisii). Justo cuando su número parecía finalmente recuperarse después de más de un siglo de envenenamiento y trampas, surgió una enfermedad extraña y mortal: el cáncer contagioso conocido como enfermedad del tumor facial del diablo (DFTD). A los demonios infectados les crecen grandes tumores que los desfiguran, especialmente en la cara, de ahí el nombre, y la gran mayoría muere. De hecho, cinco años después de la primera aparición del DFTD en 1996, las poblaciones afectadas por la enfermedad habían disminuido en alrededor de un 80 %, y los científicos temían que el cáncer acabara con los demonios en cuestión de décadas. un demonio de Tasmania adulto Cortesía de Menna Jones
Actualmente, la enfermedad continúa matando al carnívoro marsupial más grande del mundo, y las poblaciones siguen siendo preocupantemente pequeñas. Pero, según expertos como Menna Jones, ecologista de vertebrados de la Universidad de Tasmania que ha trabajado con demonios durante más de 30 años, DFTD no ha condenado a los animales. Según un artículo del 26 de mayo de Jones y sus colegas en Proceedings of the Royal Society B, los demonios están desarrollando resistencia a la enfermedad y esa evolución está ocurriendo muy, muy rápido, dice ella.
Vea los detalles de los demonios
La investigación, dirigida por la Universidad de Idahos Paul Hohenlohe y la estudiante graduada Amanda Stahlke, es el estudio genético más grande de los demonios de Tasmania hasta la fecha, y descubrió cientos de regiones genómicas que cambian en respuesta a las regiones de la enfermedad que no parecen haber estado bajo selección previamente en la historia de los animales.
Billie Lazenby, bióloga de vida silvestre del Departamento de Industrias Primarias, Parques, Agua y Medio Ambiente (DPIPWE) en Tasmania, quien fue no involucrado en el trabajo, dice que los hallazgos son noticias alentadoras porque se basan en evidencia anterior de Hohenlohe y sus colaboradores de que los demonios de Tasmania pueden desarrollar resistencia a DFTD. Si estuvieran obteniendo selección en estos genes. . . es indicativo de que podríamos ver cierto nivel de recuperación de la población, señala. También es excelente en el sentido de que nos brinda un contexto para comprender la enfermedad del tumor facial del diablo y su impacto a lo largo del tiempo.
Resistencia a DFTD: una adaptación novedosa de todo el genoma
Stahlke, ahora bióloga computacional del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de EE. UU., dice que se sintió atraída por el proyecto del demonio de Tasmania en el laboratorio de Hohenlohes debido a su interés más amplio en el uso de enfoques genómicos para la conservación. La identificación de la base genética de cualquier resistencia emergente al DFTD podría impulsar los esfuerzos en curso de DPIPWE y sus socios en el Programa Save the Tasmanian Devil, dice, ya que los ensayos genéticos podrían usarse para rastrear la propagación de la resistencia en la naturaleza o incluso la detección en cautiverio. individuos criados antes de su liberación.
Una respuesta evolutiva a la selección natural significa, a menudo, pequeños cambios en las frecuencias de diferentes genotipos o diferentes variantes genéticas en una población, y así poder detectar esos cambios requiere tener muchas personas, dice Hohenlohe. Para obtener un conjunto de datos lo suficientemente grande en su búsqueda de variantes de resistencia, los investigadores recurrieron a Jones y su programa de campo en Tasmania que ha estado estudiando demonios durante más de dos décadas. Tenemos uno de los mejores conjuntos de datos de muestra y conjuntos de muestras genéticas para cualquier enfermedad infecciosa emergente en la vida silvestre a nivel mundial, dice Jones.
En total, el equipo secuenció aproximadamente 16 000 polimorfismos de nucleótido único (SNP) de aproximadamente 2500 demonios de Tasmania individuales en seis poblaciones de Tasmania. Se eligieron algunos de los loci debido a su asociación previa con DFTD, cáncer o inmunidad en general; otros, que estaban al menos a 20 kilobases de distancia de otros loci, se agregaron para garantizar una mayor cobertura del genoma (la secuenciación del genoma completo para muchos individuos habría sido demasiado costosa, señala Stahlke). Luego, el equipo analizó cómo cambiaron las frecuencias de estos SNP en cada población a lo largo del tiempo utilizando varios análisis diferentes para tener en cuenta los tamaños de población fluctuantes y otros efectos potencialmente confusos.
Un demonio de Tasmania con un caso grave de DFTDMenna Jones
En general, encontraron evidencia de selección en cientos de loci dispersos en el genoma de los animales, lo que muestra que la adaptación a DFTD es un proceso realmente complicado en todo el organismo. respuesta, dice Stahlke. Muchos de estos loci se encontraban en genes relacionados con el sistema inmunitario, incluidos los previamente asociados con la resistencia y/o la remisión del tumor en los demonios.
Hubo excepciones notables. Algunos de los genes tienen funciones en el sistema nervioso central, lo que podría indicar una evolución del comportamiento, o podría tener algo que ver con el hecho de que DFTD surgió inicialmente de las células de Schwann en el sistema nervioso central antes de volverse transmisible. Los análisis también revelaron la selección en un gen que, en humanos, está asociado con la formación de orejas, señala Stahlke; No está claro exactamente cómo podría estar involucrado en la respuesta de DFTD, pero descubrir ese vínculo podría proporcionar nuevos conocimientos sobre la respuesta de la enfermedad de los animales.
Otros análisis en el documento sugirieron que este tipo de enfermedad es nueva para los demonios. Estaba bastante convencido de esta hipótesis de que los demonios habían visto cáncer transmisible anteriormente y, por lo tanto, habrían tenido un remanente de adaptación pasada a tal enfermedad en su genoma, dice Stahlke. Esta idea surgió porque los demonios están afectados por dos tipos de cáncer transmisibles diferentes, y tales enfermedades se consideran extremadamente raras. Para averiguarlo, el equipo comparó el genoma del diablo con el de otros marsupiales para identificar genes que evolucionaron rápidamente desde que los demonios se separaron de sus parientes, lo que sugeriría una selección histórica. Si bien encontraron una cantidad de genes que se ajustaban a los requisitos, hubo muy poca superposición con los genes que evolucionaron desde que surgió el DFTD, dice ella, lo que sugiere que los cánceres contagiosos son un nuevo desafío para la supervivencia de los animales; presumiblemente, los genes que evolucionaron rápidamente anteriormente fueron en respuesta a otras presiones selectivas.
Una situación en evolución
Debido a las nefastas predicciones para la especie desde el principio, una gran red de demonio de Tasmania Los programas de cría en cautiverio se establecieron a principios de la década de 2000. En teoría, esta población cautiva podría complementar las pérdidas de diversidad genética que se produjeron a causa de la epidemia, o incluso podría utilizarse para reintroducir a los animales si la enfermedad acabara con sus parientes salvajes por completo. Ahora, dice Jones, esos animales en cautiverio podrían terminar dañando a las poblaciones silvestres. que ocurren en la naturaleza, explica, y debido a eso, agregarlos al acervo genético silvestre podría diluir la resistencia a enfermedades emergentes y, en última instancia, terminar alimentando una nueva epidemia de DFTD.
Adaptación a DFTD es una respuesta de todo el organismo realmente complicada.
Amanda Stahlke, Servicio de Investigación Agrícola del USDA
Lazenby señala que DPIPWE actualmente tiene cuatro sitios donde se liberan animales cautivos para aumentar la diversidad genética local. El equipo de Save the Tasmanian Devil está observando de cerca los animales liberados y las poblaciones en su conjunto para determinar exactamente qué efectos podrían tener las liberaciones en esas poblaciones, y este documento realmente destaca la importancia de asegurarnos de que lo hagamos, dice. Es realmente importante que, en nuestros esfuerzos por asegurar que mantenemos tanta diversidad genética como podamos, no diluyamos este potencial para la evolución de la tolerancia o la resistencia.
Un recurso genético abundante
Aunque se compiló para examinar la selección y proporcionar un medio para rastrear la resistencia en los diablos, el conjunto de datos que compilaron los autores podría resultar útil de muchas maneras, como investigar si la enfermedad provoca un aumento en la consanguinidad, señala Anna Brniche-Olsen, genetista conservacionista. en la Universidad de Copenhague que investigó la selección en los demonios de Tasmania durante su formación doctoral (Jones fue uno de sus asesores de doctorado).
Y el DFTD no es el único cáncer contagioso al que se enfrentan los animales. El segundo tumor transmisible, DFT2, se detectó por primera vez en 2014. Actualmente tiene un rango limitado, pero se espera que se propague de manera similar a como lo hizo el DFTD. Será interesante, en el futuro, tratar de comparar [lo que sucede genómicamente después de] DFTD y este DFT2, dice Brniche-Olsen, algo para lo que este conjunto de datos podría ser excelente.
Brniche-Olsen dice que le encantaría ver la secuenciación ampliada a genomas completos. Los 16.000 loci utilizados representan una pequeña porción del genoma de los animales, dice, y no le sorprendería si hay regiones genómicas bajo selección que no fueron detectadas por el estudio. También le gustaría ver comparaciones con otras especies que tienen cánceres contagiosos para ver si alguno de los mismos genes muestra evidencia de selección, ya que es posible que otros aspectos cambiantes del entorno del diablo estén confundiendo los resultados. Eso sería más como una validación independiente de la importancia de los genes en la resistencia al DFTD.
Ver segundo cáncer contagioso encontrado en los demonios de Tasmania
Lazenby señala que los hallazgos podrían ayudar a la investigación de posibles terapias , desde ayudar a determinar qué medicamentos contra el cáncer humano tienen el mayor potencial para tratar los demonios hasta guiar los esfuerzos de desarrollo de vacunas, pero los investigadores primero deberán conectar los genes seleccionados con los cambios funcionales. Además, vincular los genes a la fisiología de manera más directa podría revelar posibles desventajas o compensaciones involucradas. Al tener esta fuerte selección, ¿eso hace que los demonios sean susceptibles a cualquier otra cosa que se mueva hacia el futuro? pregunta Lazenby. Creo que es algo que sería bueno considerar.
Mientras tanto, dice Jones, los resultados indican que el diablo se recuperará por sí solo. Tiene suficiente variación genética permanente para adaptarse, por lo que no necesitamos esperar nuevas mutaciones, dice. El diablo se va a vivir con [DFTD]. No se va a extinguir.