Гепарды имеют относительно низкую генетическую изменчивость, что означает, что в пределах популяции особи имеют схожий генетический состав. Это также верно для главного комплекса гистосовместимости (MHC), области генома, которая регулирует так называемую «адаптивную» иммунную систему и обычно сильно варьируется у видов животных. Адаптивная иммунная система обеспечивает быструю и специфическую защиту от патогенов, если они уже встречались ранее. Поэтому низкая вариабельность MHC должна приводить к слабой адаптивной иммунной системе и, следовательно, к высокой уязвимости к болезням.
Это часто имеет место у видов с низкой изменчивостью MHC, но есть некоторые исключения, и гепард действительно является одним из них. «В ходе нашего долгосрочного исследования, которое началось в 2002 году, мы исследовали более 300 гепардов, которые живут на сельскохозяйственных угодьях в Намибии. Мы не встречали гепардов с симптомами острых инфекций и не обнаружили поражений у исследованных мертвых животных. ", — объясняет Беттина Вахтер, руководитель исследовательского проекта гепардов.Как гепарды могут так хорошо справляться с болезнетворными микроорганизмами, несмотря на их якобы слабый адаптивный иммунитет?
Иммунная система делится на три компонента: (1) конститутивная врожденная иммунная система, которая обеспечивает быструю первую линию защиты от злоумышленников, (2) индуцированная врожденная иммунная система, такая как местная и системная воспалительная реакция, которая ускоряет выздоровление и снижает рост патогенов и (3) адаптивную иммунную систему.«Мы решили исследовать все три компонента одновременно, подход, который применяется редко, хотя он очень многообещающий.
Для каждого животного хорошо функционирующая иммунная система связана с определенными энергетическими затратами. Однако это не означает, что все иммунные компоненты "Если вид неуязвим для болезней, хороший иммунный ответ должен развиться за счет усиления других частей иммунной системы", — говорит Габор Цирджак, иммунолог из лаборатории диких животных Leibniz-IZW.Чтобы сравнить результаты с другими видами, ученые включили в исследование леопардов. «Леопарды живут в той же среде обитания, что и гепарды в Намибии, но их MHC сильно различаются. Таким образом, леопарды должны иметь сильную адаптивную иммунную систему и могут не вкладывать столько энергии в другие части иммунной системы», — объясняет Вахтер.
«Сначала нам нужно было адаптировать шесть иммунологических тестов из набора инструментов иммунологии диких животных для гепарда и леопарда», — объясняет Соня Генрих, первый автор исследования. «Мы провели эти испытания в лаборатории Leibniz IZW, поэтому необходимо было транспортировать образцы, собранные нами в Намибии, в Германию, обеспечивая непрерывность охлаждающей цепи от пойманного животного в поле до Leibniz IZW». Иммунологические тесты подтвердили, что у леопардов более сильная адаптивная иммунная система, чем у гепардов, что согласуется с различиями в вариабельности MHC у обоих видов. Как и ожидалось, у гепардов была более сильная врожденная иммунная система «первой линии защиты», чем у леопардов, что, вероятно, компенсировало их слабую адаптивную иммунную систему.
Индуцированная врожденная иммунная система реагирует на вторжение патогенов, а также на временный стресс. Поэтому ученые также определили концентрацию гормона кортизола, который активирует катаболические процессы и все больше выделяется во время стресса. Хотя оба вида подвергались одинаковым процедурам отлова и обработки, у леопардов концентрация кортизола в крови была значительно выше, чем у гепардов, что указывает на то, что леопарды сильнее реагировали на методы исследования.
Таким образом, кратковременный стресс мог стимулировать индуцированную врожденную иммунную систему, что затрудняло оценку того, помогает ли эта иммунная часть также компенсировать слабую адаптивную иммунную систему гепардов, если не учитывать эффект стресса.Это первое исследование на млекопитающих, демонстрирующее, что разные виды тратят разные усилия на развитие разных иммунных компонентов. Гепарды, по-видимому, разработали способ успешной борьбы с патогенами, несмотря на их низкую генетическую изменчивость в их MHC. Однако будущее этого уязвимого вида весьма неопределенно, поскольку большая часть их среды обитания находится в незащищенных районах, и они часто вступают в конфликты с людьми.
Только если эти конфликты удастся смягчить, у гепардов есть хорошие шансы выжить в дикой природе в будущем.