- Учени откриха четвъртия известен заразен рак в света - първия при риби и в сладководна среда. Меланомът при кафявия американски сом в езерото Мемфремейгог (между САЩ и Канада) се предава не чрез вирус или бактерия, а чрез живи ракови клетки, които преминават от една риба към друга.
- Заболяването вероятно се е разпространило широко чрез човешка дейност. Генетичният анализ показва, че туморите са един и същ „клониран“ рак, попаднал в езерото от друга популация риби, а учените подозират, че пренасянето между водоеми може да става чрез риболов, лодки или замърсена вода.
- Откритието поставя нови въпроси за това колко заразни ракови заболявания съществуват. Досега са известни само четири вида, но изследователи смятат, че вероятно има и други, които остават неоткрити, защото подобни генетични изследвания рядко се правят при диви животни.
През 2012 г. рибар извадил кафяв американски сом от езерото Мемфремейгог с нещо, което изглеждало като катран, размазан по кожата му. Той го занесъл на Питър Емерсън, биолог по рибите в Департамента по рибарство и дива природа на щата Върмонт, който от 2009 г. извършвал проучвания в езерото. Емерсън никога не бил виждал нещо подобно.
Само три години по-късно черните образувания се появили при между една четвърт и 40% от кафявите американски сомове в езерото. Тази седмица изследователи от Университета на Върмонт съобщиха в списание Nature, че меланомът е заразен, той се разпространява от една риба към друга чрез живи ракови клетки.
Това е четвъртият вид заразен рак, познат на науката, първият открит при риби и първият в сладководна среда.
"Безсмъртно" същество може да направи рака заразен
- Какво представлява заразният рак?
Когато ракови заболявания се появят в дадена група организми, обикновено има обща причина, химически канцероген или инфекция.
Кафявият американски сом е вид индикатор за замърсяване, тъй като развива тумори на черния дроб във вода, замърсена с полициклични ароматни въглеводороди. Същевременно рибата судак носи ретровирус, който причинява кожни саркоми.
Именно тези причини търсили изследователите, упорито и в продължение на години.
Биолозите от Върмонт изследвали водосборния басейн за наличие на въглеводороди след преминаването на тропическата буря Айрийн през 2011 г., като предполагали, че наводненията може да са разнесли замърсяване от конкретен източник. Но води с много по-високи нива на тези вещества съдържали здрави риби.
От около 2014 г. тъканни проби били изпращани в отдела по биоинформатика на Университета на Върмонт, но години на генетичен анализ не открили нито вирус, нито какъвто и да е микроорганизъм.
Тогава Джули Драгон, доцент по микробиология и молекулярна генетика, която ръководи този отдел, започнала да търси обща мутация.
При обикновен рак всеки тумор е близък генетичен роднина на животното, в което се е развил. Ако се направи родословно дърво на раковите и здравите тъкани, всеки тумор се оказва непосредствено до своя гостоприемник.
При туморите от езерото Мемфремейгог се случило обратното: всички тумори се групирали заедно, а всички риби – в друга група. Стотици хиляди мутации били общи за раковите клетки от различни риби, но липсвали в самите риби, в които тези клетки се намирали.
„Това е клонален рак. Той не е причинен от бактерия или вирус. Самият той е инфекциозният агент и се придвижва от риба към риба“, каза Драгон.
- Едно езеро от деветдесет
През 2017 г. екипът повторно изследвал езерото, четири места във Върмонт и три в Квебек. Разпространението било почти еднакво навсякъде, което означава, че заболяването е обхванало двунационално езеро с дължина над 50 километра само пет години след появата си.
Геномите показват, че ракът вероятно е дошъл от друго място: туморите от Мемфремейгог са по-близки генетични роднини на здрави кафяви американски сомове от Ню Хемпшър и Мейн, отколкото на рибите, в които в момента растат.
Заболяването не е ограничено само до Върмонт.
„Изглежда, че е широко разпространено, включително в Ню Брънзуик, Нова Скотия, Мейн, Ню Хемпшър, Масачузетс, Пенсилвания. А има и случаи в Уисконсин, Ню Йорк… те са навсякъде“, каза Емерсън.
Драгон също е анализирала генетично кафяви американски сомове от други водоеми и е открила същото заболяване.
„Навсякъде“ в употребата на Емерсън означава широко географско разпространение, но не непременно голям брой случаи на всяко място.
Неговият район включва 90 езера. Кафявият американски сом живее почти във всички тях. Ракът е открит само в едно.
Има повече от един начин да бъдеш рядък.
През 1981 г. екологът Дебора Рабиновиц разделя редките видове според три критерия: географски обхват, специфичност на местообитанието и местна численост.
От тази схема произлизат осем възможни комбинации, като само една описва широко разпространен и често срещан вид.
Този рак попада в една от останалите седем категории с обхват, простиращ се на половин континент, ограничен набор от подходящи водоеми и голям брой случаи на местно ниво, поне в езерото Мемфремейгог.
Еколозите добре познават тази комбинация от рядкост и масово разпространение, защото тя показва не какво е необходимо на даден вид, а как той се придвижва.
Рак, ограничен от наличието на подходящи гостоприемници, би бил рядък дори в езерата, където се среща. Но рак, който заразява една трета от рибите във всяко езеро, до което достигне, а след това пропуска следващите 89, е ограничен единствено от начина, по който се разпространява.
Това насочва вниманието към пренасянето между водоемите, а в система от езера обичайният отговор са хората.
Така се държат инвазивните видове.
Токсин, убиващ рибите, може да помогне в борбата с рака
- Какво причинява ракът на рибите?
„Изглежда като чума“, каза Емерсън.
Образуванията се появяват навсякъде по външната страна на тялото, често в устата и върху мустачките, сетивните органи, които дънният сом използва, за да намира храна.
„Трябва да има дълги мустачки, но когато имаш рак, меланом върху тях, те стават къси. Така че това влияе на начина, по който се хранят“, каза той.
След това, сякаш предположил, че може да се притесня за състоянието на рибната популация или за самите риби, добавил:
„Но това езеро е пълно с храна. Така че тук няма да умрат от глад.“
Въпросът как ракът влияе на една риба е по-малко важен от това какво причинява на цяло езеро, пълно с такива риби.
Природата вече е провела този експеримент два пъти, с напълно различни резултати.
Туморното заболяване на лицето при тасманийските дяволи, причинено от един от другите три известни вида заразен рак, е намалило популацията на тези животни, най-големите хищни торбести на Земята, които се срещат само на австралийския остров Тасмания, с около 90%.
Левкемиите при миди и други двучерупчести мекотели се разпространяват сред популации, които въпреки това продължават да съществуват.
Кафявите американски сомове все още са многобройни, а разпространението на заболяването е спряло да се увеличава, което сочи към втория сценарий.
- Колко още заразни ракови заболявания съществуват?
Този тумор е едва четвъртият вид заразен рак, познат на науката, което поставя въпроса колко още може да има.
Трима изследователи, запитани независимо един от друг, дадоха сходни отговори.
Фредерик Томас, който изучава еволюционната екология на рака във френския Национален център за научни изследвания (CNRS), нарече появата на подобен рак „много рядък еволюционен преход“.
Макар че има само четири известни вида заразен рак, това не означава, че той се е развил само четири пъти.
Ракът при тасманийските дяволи се е появил два пъти независимо един от друг. Левкемиите при двучерупчестите мекотели са възниквали поне 10 пъти при различни видове.
Дори броят на известните видове вероятно е по-малък от реалния, каза Томас, защото откриването на такъв рак изисква съпоставителен генетичен анализ на тумори и гостоприемници, а подобни изследвания „рядко са извършвани систематично при диви животни“.
Андрю Сторфър, еволюционен генетик от Вашингтонския държавен университет, изрази същата идея по-просто:
„Не мисля, че тези случаи са толкова редки, колкото смятаме“, каза той по телефона.
Драгон беше още по-пряма:
„Хората не обръщат много внимание на сомовете.“
Екипът на Драгон вече открива сомове с тумори чрез снимки, които рибари публикуват в приложение за риболов, наречено Fishbrain.
Системата за наблюдение на нов вид заразен рак се оказва социална мрежа за рибари.
Това не е толкова импровизирано, колкото звучи. Снимки, събрани от граждани, вече се използват като признат инструмент в биоинформатиката за биоразнообразието, като позволяват откриването на епидемии, инвазивни видове и промени в разпространението в мащаб, който нито един полеви екип не може да постигне.
За Драгон тези снимки помагат да се отговори на основния въпрос: дали тези ракови заболявания наистина са редки или просто не са били наблюдавани.
Носител на „рача чума” откриха в България
- Какво може да се направи?
Какво трябва да бъде направено, както за ограничаване на заболяването в езерото Мемфремейгог, така и за предотвратяване на разпространението му в други вътрешни води, остава открит въпрос.
Сторфър, който работи върху заболяването при тасманийските дяволи, каза, че дори най-лошият сценарий, като 90-процентното намаляване на някои популации, може да не е постоянен.
Неговата група съветва природозащитните мениджъри да не предприемат действия, а да очакват дяволите да намалеят и след това сами да се възстановят.
Правилата, които забраняват на рибарите да изнасят стръв и вода от Мемфремейгог, са били създадени заради инвазивни видове години преди някой да знае, че в езерото има рак.
Емерсън иска тези правила да бъдат преразгледани, но знае колко трудно е това.
„Аз съм само един малък глас там“, каза той.
Попитах го дали рибар, който улови една от тези риби, би имал някаква представа какво държи.
Няма предупредителни табели при местата за пускане на лодки, каза Емерсън.
След това добави:
„Никой никога не ме е питал това преди.“
