В озере Мемфремейгог, которое Вермонт делит с Квебеком, с 2012 года творится что-то странное. Рыбаки и биологи всё чаще вытаскивают сомов-буллхедов с приподнятыми чёрными пятнами на коже. К 2014 году почти каждая третья рыба носила эти тёмные отметины. Сначала учёные грешили на вирус, загрязнение или какой-то токсин — буллхеды считаются индикаторами экологического благополучия, и их болезнь настораживала. Но правда оказалась куда более жуткой и неожиданной: опухоли у этих рыб ведут себя как паразиты. Это первый в истории трансмиссивный рак, обнаруженный у пресноводного вида.

Рак, который передаётся от рыбы к рыбе

Команда исследователей из Вермонтского университета под руководством Джули Драгон из Онкологического центра Ла́рнеровского колледжа медицины и Марка Хендерсона из Школы окружающей среды и природных ресурсов Рубинштейна провела полногеномное секвенирование. Они сравнили ДНК опухолей и здоровых тканей поражённых рыб. Результат ошеломил: раковые клетки оказались гораздо ближе друг к другу, чем к своим хозяевам. Сотни тысяч генетических вариантов, общих для всех образцов опухолей, отсутствовали в тканях самих сомов. Это подпись клонально трансмиссивного рака — когда сами опухолевые клетки выступают инфекционными агентами.

«Сначала мы думали, что это вирус, но эта версия не подтверждалась», — вспоминает Драгон. Буллхеды — донные рыбы, и рак кожи, который обычно связывают с избытком солнечного света, у них выглядел абсурдно. Однако вместо мутации, делающей рыбу восприимчивой к собственному раку, учёные нашли нечто куда более странное: опухоль не рождается в каждой рыбе заново, а переходит от особи к особи.

До сих пор науке были известны лишь три типа трансмиссивного рака у животных: лицевая опухоль тасманийского дьявола, трансмиссивная венерическая опухоль собак и лейкозоподобные заболевания у двустворчатых моллюсков. Открытие у сомов — четвёртое в мире и первое среди рыб и пресноводных видов.

Нерест как момент заражения

Как именно раковые клетки перемещаются между рыбами, пока неясно. Но у исследователей есть подозрение. «Похоже, это случается только с крупными рыбами, достигшими нерестового возраста», — говорит Хендерсон. Во время нереста буллхеды плотно сбиваются на мелководье, и физический контакт может способствовать передаче опухолевых клеток. К тому же эти сомы лишены чешуи и тесно взаимодействуют с донными отложениями, где свободноплавающие раковые клетки теоретически могут сохраняться.

Исследование отмечает, что загрязнители или гормональные изменения могут ослаблять иммунную систему рыб, делая их более уязвимыми. Естественный мышьяк тоже может играть роль: в раковых клетках обнаружен повышенный уровень этого ядовитого канцерогена, а географическое распространение болезни коррелирует с концентрацией мышьяка в почвах вокруг озёр. «Мышьяк встречается по всей Новой Англии естественным образом, и его очень высокие концентрации есть в Вермонтском Северо-Восточном королевстве и вплоть до Мэна, где мы тоже видели признаки этого рака», — поясняет Хендерсон.

Свалка ни при чём

Некоторые экологи подозревали, что виновата расположенная неподалёку свалка Ковентри, которая могла вымывать токсины в озеро. Но данные этого не подтверждают. Рак равномерно распределён по всему 32-мильному озеру, в репродуктивно изолированных популяциях рыб, а не сконцентрирован в Южном заливе возле свалки. Тесты воды в Мемфремейгоге показывают те же низкие уровни загрязнителей, что и в соседних водоёмах, включая озеро Шамплейн, где трансмиссивной меланомы не обнаружено.

Более того, команда расширила отбор проб на Вермонт, Нью-Гэмпшир, Мэн и Нью-Брансуик и нашла рак в «нескольких других прудах и озёрах региона», как сообщил Питер Эмерсон, биолог штата Вермонт и соруководитель исследования. Многие из этих мест имеют чистую воду и не находятся рядом со свалками или токсичными стоками.

Торо видел это ещё в 1852 году

Возможно, первый задокументированный случай этого рака относится к середине XIX века. В июле 1852 года Генри Дэвид Торо, наблюдая за рыбами на реке Конкорд в Массачусетсе, записал в дневнике: «У одного из этих крупных сомов было очень большое бархатно-чёрное пятно, захватывавшее правый грудной плавник; своего рода болезнь, которую я часто наблюдал на них». Шесть лет спустя он снова отметил: «Вижу сома сегодня днём в Ассабете… лежащего на дне у берега, явно больного. Он позволяет лодке подойти на два фута. Почти половина головы, от рыла назад по диагонали, покрыта чернильно-чёрной проказой, похожей на корковый лишайник».

Учёные сейчас исследуют пруды и реки Массачусетса, чтобы понять распространение рака и, возможно, его происхождение. «Наше мнение таково: может быть, это не так редко, как все думают. Мы просто этого не видим», — говорит Драгон. «В случае трансмиссивных раков, возможно, мы не видим многих просто потому, что не ищем их».

Что это значит для экосистемы и человека

Экологические последствия пока неясны. Некоторые трансмиссивные раки разрушительны — опухоль тасманийского дьявола уничтожила до 90% некоторых популяций. Другие, как собачья венерическая опухоль, сосуществуют с хозяевами тысячелетиями. В озере Мемфремейгог сильно поражённые буллхеды могут жить годами, но долгосрочные эффекты для популяции неизвестны.

Для людей риска нет. Озеро снабжает питьевой водой более 175 000 человек, но раковые клетки не могут заразить или выжить в другом виде, и рыбу безопасно трогать и изучать. Однако Хендерсон признаётся: «Лично я не стал бы есть тех, у кого есть опухоли». Он отмечает, что около 30% буллхедов в озере выглядят поражёнными.

Открытие поднимает более широкие вопросы о том, как загрязнение, стресс среды обитания и изменение климата могут влиять на эволюцию и распространение болезней у диких животных. Драгон подчёркивает ценность находки для онкологии в целом: «Изучая, как рак выживает и распространяется вне своего первоначального хозяина, мы можем многое узнать о том, что удерживает рак в границах — и что происходит, когда эти границы рушатся. Эти рыбы дают возможность взглянуть на эволюцию рака».

Кстати, мы уже писали о похожем случае: рак-невидимка у сомиков — там опухоли тоже оказались клонами одной линии клеток, сумевшей выжить вне тела. А недавний материал о бактериях внутри опухоли показал, как изучение микроокружения рака может подсказать новые методы борьбы с ним.

Исследование опубликовано 22 июля в журнале Nature. Учёные продолжают искать ответы: откуда взялся этот рак, как долго он существует и насколько широко распространён. Возможно, Торо видел его почти два века назад, но только теперь мы начинаем понимать, с чем столкнулись.