Учёные раскрывают глубинные эволюционные секреты австралийской сумчатой кроты
Сумчатая крота, известная народу анангу как «итджаритджари», — одно из самых странных млекопитающих Австралии. Она редко попадается на глаза, и каждая встреча с ней — редкое событие.
Теперь наша команда под руководством доктора Стивена Франкенберга и профессора Эндрю Паска впервые изучила геном этого животного и начала раскрывать его глубинные эволюционные секреты.
Адаптация к жизни под землёй
Сумчатые кроты обитают в глубине австралийских пустынь. Они не роют постоянных туннелей, а «плавают» в рыхлом песке с помощью специализированных передних конечностей.
Этот образ жизни настолько важен для их существования, что им пришлось адаптироваться удивительными способами:
- Они почти слепы, имеют лишь рудиментарные глаза под кожей на морде.
- У них отсутствует мошонка, и семенники находятся в брюшной полости.
- Как у сумчатых, у самок есть сумка, но она эволюционировала, чтобы открываться назад, чтобы не заполнялась песком.
- Даже дыхание под землёй — проблема, поэтому им пришлось адаптироваться к выживанию в условиях низкого содержания кислорода.
Невероятно, но многие из этих адаптаций совпадают с таковыми у «настоящих» кротоподобных млекопитающих Африки, Евразии и Северной Америки, что является ярким примером конвергентной эволюции.
Исследование под поверхностью
Извлекши ДНК из невероятно ценного образца сохранённой ткани, наша команда вместе с коллегами из Университета Ла Троба и Университета Коннектикута картировала почти все химические «буквы» генома, которые хранят эволюционное прошлое вида и содержат инструкции для формирования его самых отличительных черт.
Затем, используя этот геном, мы сравнили гены сумчатой кроты с генами её дальних родственников, живущих на поверхности.
Наши выводы, опубликованные в Science Advances, оказались поразительными:
- Изучив гены глаз, общие для всех млекопитающих, мы показали, что дегенерация глаз сумчатой кроты происходила поэтапно: сначала исчезли гены, важные для хрусталика, затем — для «палочек и колбочек» (светочувствительных клеток сетчатки).
- Мы также обнаружили, что у сумчатых крот есть дополнительный ген гемоглобина — белка, переносящего кислород в красных кровяных тельцах.
- Ключевой ген опускания семенников — RXFP2 — «сломан» у этого вида, что объясняет наличие у них внутренних семенников.
Определение семейного древа
Из-за странных черт и отсутствия надёжных данных ДНК родственные связи сумчатой кроты с другими сумчатыми было крайне сложно определить.
Наши коллеги из Мюнстерского университета применили инновационный подход, изучив ретротранспозоны («прыгающие гены»). Эти гены случайным образом копируют себя в разные участки ДНК. Однако один и тот же ген вряд ли случайно встроится в один и тот же участок у двух разных видов. Это делает общие вставки транспозонов очень надёжным индикатором общего происхождения.
Таким образом мы смогли показать, что ближайшими родственниками сумчатых крот оказались австралийские бандикуты и билби, а затем — хищные сумчатые, такие как тасманийские дьяволы.
Вид в упадке?
В рамках того же исследования коллеги из Мюнстерского университета и Университета Ла Троба проанализировали геном сумчатой кроты, чтобы понять, как эти процессы повлияли на генетическое разнообразие вида.
Мы обнаружили, что в прошлом оно было намного выше, чем сегодня. Однако около 70 000 лет назад вид вступил в длительный, медленный упадок.
Интересно, что этот спад, по-видимому, начался более чем за 5 000 лет до прибытия людей в Австралию и как минимум за 30 000 лет до их заселения регионов вблизи местообитаний сумчатой кроты. Это говорит о том, что коренные народы оказали на этот скрытный вид незначительное влияние.
Вместо этого мы обнаружили, что упадок соответствует периоду более низких температур и уровня моря, что указывает на климатические изменения как на причину.
Генетическое разнообразие жизненно важно для здоровья вида и его способности адаптироваться в меняющемся мире. Наша работа показывает, что, даже если сумчатая крота часто скрыта от глаз, она не должна оставаться без внимания. Для её будущего необходимы новые усилия по изучению здоровья и стабильности популяции этой хитроумной маленькой австралийской млекопитающей.