Генетическое разнообразие не спасло дарвиновых вьюрков
Исследование Университета Цинциннати показало, что знаменитые вьюрки Чарльза Дарвина бросают вызов тому, что долгое время считалось ключом к эволюционному успеху: генетическому разнообразию.
Исследование вьюрков Галапагосских островов может изменить представления биологов-экологов о потенциале вымирания видов в естественно фрагментированных популяциях.
Учёные обнаружили, что генетическое разнообразие не было хорошим предиктором того, выживут ли популяции вьюрков. Исследование опубликовано в Conservation Genetics.
Анализ столетних музейных образцов показал, что шесть из восьми вымерших популяций имели большее генетическое разнообразие, чем сохранившиеся до наших дней образцы. Для большинства других видов низкое генетическое разнообразие — сигнал сокращающейся популяции.
Исследователи изучили 212 образцов тканей музейных экспонатов и живых птиц. Некоторые музейные образцы были собраны самим Дарвином в 1835 году. Только у одной вымершей популяции (вегетарианского вьюрка) генетическое разнообразие было ниже по сравнению с современными выжившими.
Роль миграции и "сток-источник" динамики
Объяснение находок кроется в способности птиц мигрировать между популяциями. Исследователи полагают, что здесь работает биологический феномен сток-источник динамики:
- Более крупные популяции с других островов выступают "источником" иммигрантов.
- Естественно сокращающаяся популяция на острове является "стоком".
- Без этих иммигрантов местная популяция, вероятно, продолжала бы сокращаться до локального вымирания.
- Иммигранты приносят разнообразную генетику из более здоровых популяций, что искусственно завышает генетическое разнообразие в "стоковой" популяции.
Это предупреждение для учёных, которые всё чаще используют генетику для учёта потока генов между популяциями при оценке риска вымирания видов.
"Обещание генетики — понять всю популяцию, изучив несколько особей. Но это предостережение: вы можете изучать фрагмент и быть введённым в заблуждение", — отмечает Кеннет Петрен.
Необычная эволюционная картина
Петрен изучает птиц 25 лет. 18 признанных видов вьюрков на островах необычны: некоторые внешне сильно различающиеся вьюрки на самом деле близкородственны, а внешне похожие — далеки на эволюционном древе.
"Это парадокс. Если бы Дарвин полностью понял, что происходит, это могло бы потрясти его. Эти вьюрки — не первый случай, на котором стоило бы формулировать идею об изменении видов со временем, потому что паттерны изменений так сложны", — говорит Петрен.
Что действительно влияет на вымирание?
Исследование предполагает, что для подвижных видов, таких как вьюрки, генетическое разнообразие может быть не лучшим предиктором риска вымирания. Необходимо учитывать:
- Историческое разнообразие.
- Возможность потока генов между популяциями.
- Размер острова (малые острова имеют меньше ресурсов).
- Степень специализации вида (специалисты более уязвимы).
- Нарушения среды обитания из-за воздействия человека, конкурентов или инвазивных видов.
Как перемещаются вьюрки?
Во втором исследовании (Ecography) учёные изучили перемещения вьюрков по архипелагу, отловив 1190 птиц 11 видов на 13 островах.
Оказалось, что вьюрки летят против преобладающих ветров — с маленьких внешних островов к большим центральным, что противоречит гипотезам. Новоприбывших могут привлекать крупные острова, которые видны издалека.
"Есть визуальная подсказка. Центральные острова намного выше и собирают дождевые облака. Если взлететь, можно увидеть их и сказать: "Земля!" — объясняет Люсинда Лоусон.
Галапагосские вьюрки — посредственные летуны. Их перья плохо отталкивают воду, а выносливости покинуть архипелаг у них нет. Условия на маленьких островах суровы (мало воды, еды, укрытий). Птицы, эволюционировавшие в таких условиях, находят "зелёные пастбища" на больших центральных островах.
Будущие исследования и значение Галапагосов
Учёные продолжают изучать вьюрков, используя современные методы. Сейчас они с аспирантом Хосе Баррейро применяют инструменты для захвата 3D-форм клювов вьюрков, чтобы понять селективное давление, приведшее к быстрой радиации видов.
Для исследователей Галапагосы — особенное место, вдохновляющее не только наукой, но и своей культурой, звуками, цветами и формами, что может быть основой для междисциплинарных проектов.