Новое исследование исчезающих древних растений дает надежду на восстановление вида
Цикады, "живые ископаемые" — потомки первых растений, колонизировавших сушу и размножавшихся семенами, — стремительно вымирают из-за инвазивных вредителей и потери среды обитания, особенно виды-эндемики островов. Однако новое исследование Cycas micronesica, недавно опубликованное в качестве статьи на обложке журнала Molecular Ecology, ставит под сомнение характеристику этих растений как реликтов (остатков некогда многочисленных организмов) и дает представление о том, как можно сохранять и поддерживать оставшиеся растения — те, что пережили потерю более 90% своей популяции.
Исследователи, включая сотрудников Американского музея естественной истории, отобрав образцы того, что осталось от C. micronesica на Гуаме, обнаружили умеренную генетическую изменчивость внутри локальных популяций и различный уровень потока генов между популяциями.
"Cycas micronesica — одно из самых важных с экологической точки зрения растений Гуама и близлежащих островов, и сейчас оно быстро исчезает, — говорит Анхелика Сибриан-Харамильо, исследователь из Американского музея естественной истории и Нью-Йоркского ботанического сада. — Но с помощью новых геномных инструментов мы разработали микросателлитные маркеры для быстрой оценки отдельных растений. Эта методика идеально подходит для видов, которым нужны быстрые ответы по причинам сохранения". Микросателлитные маркеры — это короткие генетические последовательности, обычно используемые для определения степени родства между особями и в других популяционных исследованиях.
Цикады существуют около 300 миллионов лет и являются одними из первых сперматофитов, или растений, размножающихся семенами. Хотя когда-то эта группа с крупными кронами перистых сложных листьев была распространена повсеместно, сейчас в мире насчитывается около 300 видов цикад, и примерно половина из них находятся под угрозой исчезновения. C. micronesica встречается на четырех островных группах в Микронезии.
За четыре года миллионы особей C. micronesica на Гуаме сократились более чем на 90%. Основным виновником стало насекомое, часто паразитирующее на растениях (в данном случае — щитовка), которое вторглось на Гуам в 2003 году, хотя и другие инвазивные виды, включая бабочек и одичавших свиней, способствуют гибели растений. Инвазивные виды также распространяются на другие острова.
"Эта экологическая катастрофа типична для островов, — говорит Томас Марлер, профессор Университета Гуама. — За короткое время произошла каскадная инвазия видов. Это исследование даст природоохранным группам информацию о том, как управлять выжившими растениями: наиболее эффективный способ создания питомников и где собирать семена, а также как реинтродуцировать растения, если насекомое-вредитель будет взято под контроль".
Для этого исследования Марлер собрал образцы листьев со всех мест обитания C. micronesica на Гуаме, а Сибриан-Харамильо выявила 18 генетических популяций среди 24 локаций. Результаты показали, что локальные популяции не являются генетически обедненными, а вместо этого имеют умеренную генетическую изменчивость с некоторым инбридингом, что и ожидается у долгоживущих растений со схожим рассеиванием семян. Генетический поток между популяциями Гуама был низким, но очень динамичным внутри регионов острова, что означает генетическое сходство растений, а наблюдаемая изменчивость указывает на модели рассеивания семян. Растения Cycas micronesica на севере с большей вероятностью родственны друг другу, в то время как популяции на юге генетически отличаются друг от друга. Этот контраст, скорее всего, обусловлен более фрагментированными лесами южного Гуама, большим количеством рек для транспортировки семян (семена C. micronesica — одни из немногих семян цикад, которые плавают) и меньшим размером семян, которые могут рассеиваться на большие расстояния.
"Мы надеемся, что эти результаты, полученные с точки зрения растения, впишутся в общую стратегию борьбы с инвазивными насекомыми, которая является одним из важнейших факторов потери биоразнообразия во всем мире и очень затратна экономически", — говорит Роб ДеСалле, куратор Американского музея естественной истории, работающий в Институте сравнительной геномики Саклера.