A patkányok génmutációval alkalmazkodnak az emberek étrendjéhez

Bár New York patkánypopulációjának méretét becsülték már 16 és 32 milliósra is, a legmegbízhatóbb, 2014-es statisztikai elemzés szerint körülbelül 2 millió patkány élhet az Egyesült Államok legnépesebb városában. A 18-19. századi hajózások idején Amerikába jutott rágcsálók irtására számtalan módszert kipróbáltak már, de most arra próbálnak rájönni a genetikusok, miért épp New Yorkot választották maguknak hazául.

„Evolúciós biológusként és New York-iként is mondhatom, hogy megdöbbentő, hányféleképp tudtak alkalmazkodni a patkányok a városi környezethez” – mondta a Nature-nek Arbel Harpak, A Columbia Egyetem populációgenetikusa. Harpak két evolúcióbiológus társával, Jason Munshi-Southszal (Fordham Egyetem, New York) és Pleuni Penningsszel (San Franciscó-i Állami Egyetem) együtt vezette a patkányok New York-i alkalmazkodásának kutatását.

Mint az embereknél a tejivás

Hogy New York patkányainak fejlődéséről valamit meg lehessen állapítani, először be kell szerezni néhányat: Munshi-South városi evolúcióra és környezetre specializálódott kutatócsoportja 2014 és 2015 folyamán közel 400 vándorpatkányt (Rattus norvegicus) fogott a város különböző pontjain – a csapdákhoz egy szalonnát, zabot és mogyoróvajat is tartalmazó csali vezette a rágcsálókat.

Vándorpatkány (Rattus norvegicus)Fotó: LENARTOWSKI/BSIP

A kutatók ezután szekvenálták 29 manhattani patkány genomját (vagyis szervezetük teljes örökítő információját), majd az eredményeket összevetették az északkelet-kínai vidékről származó egyedek korábban szekvenált genomjával – a feltételezések szerint ugyanis innen származnak a vándorpatkányok ősei.

A Columbia Egyetemen olyan régiókat kerestek a genomokban, amelyekben megtalálhatók azok az információk, amelyek hozzásegítették a New York-i patkányokat a nagy fokú terjedéshez és túléléshez. Ezt az alkalmazkodást egy olyan evolúciós folyamat (selective sweep, szó szerint szelektív söprés), génmutáció tette lehetővé, amely például az emberi népesség egy nagy hányadánál lehetővé tette a tejcukor lebontását, és így az egészséges tejivást.

A vizsgálatok során sikerült több olyan gént azonosítani, amely hasonló mutáción mehetett keresztül – ezek többsége a táplálkozással, a viselkedéssel és a mozgékonysággal függ össze, amelyeket nyilvánvalóan befolyásol a nagyvárosi léthez való alkalmazkodás. A kutatók feltételezése szerint például a CYP2D1 gén a növényi étrendre jellemző összetevők méregtelenítésével segíthette a patkányokat a salátán élő New York-iak környezetéhez való alkalmazkodásban, de más gének a szénhidrátok és a cukrok lebontásával járulhattak hozzá az életmódváltozáshoz.

Vándorpatkány szakadt kukoricazsákkalFotó: Mike Lane/Biosphoto

Mogyoróvaj helyett fánk és kolbász

A városi patkányok kutatása a 19. századi New York-i vándorpatkányok DNS-ének vizsgálatával folytatódik, de a Columbia genetikusai más nagyvárosokban elfogott egyedek genomjának szekvenálásával, majd az adatok összevetésével is igyekeznek rájönni arra, hogy miért épp a keleti parti város lett a patkányok kedvence.

Erre egyébként jó esélyük is van, a városok közti különbségeket ugyanis kevésbé tudományos módszerekkel már megfigyelték. A Harvard Egyetemen kutató evolúcióbiológus, Hopi Hoekstra a Nature-nek mesélte el, hogy járt nemrég: hetekig képtelen volt elkapni a massachusettsi Cambridge-ben található lakásának pincéjébe költözött patkányt, pedig a vadon élő rágcsálók genetikáját kutatja 25 éve.

Végül ki kellett hívnia a patkányirtókat, akik elmondták neki, hogy a módszerrel nem volt baj, csak a csapdát felejtette el helyi környezetre adaptálni: a cambridge-i patkányok ugyanis nem a Hoekstra által használt, bevált mogyoróvajas csapdákra buknak, hanem Dunkin' Donuts fánkok és a Slim Jim márkanéven elhíresült csomagolt kolbász-snackek ízére.

A hírekről sok helyen tájékozódhatsz. A Qubit krízisben és békeidőben is arra törekszik, hogy az események mögött álló mélyebb összefüggéseket is megértsük – szigorúan a modern tudomány szemszögéből, több mint 100 tudós-szerzőnk és szakértő újságíróink révén. Ez nekünk sokba kerül, de reméljük, nektek is sokat ér.
Támogasd a Qubit fennmaradását!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: