Форель в загрязнённых шахтами реках генетически «изолирована»

Новое исследование показывает, что форель, обитающая в реках, загрязнённых металлами из старых шахт на Британских островах, генетически «изолирована» от других популяций. Работа опубликована в журнале Diversity and Distributions.

Исследователи проанализировали популяции ручьевой форели на 71 участке в Великобритании и Ирландии, где многие реки содержат металлы, вымываемые из заброшенных шахт.

Ключевые выводы:

• Хотя форель в загрязнённых реках выглядит здоровой, она генетически отличается.
• Недостаток генетического разнообразия делает эти популяции уязвимыми к будущим угрозам.
• Сравнение ДНК форели из рек с металлическим загрязнением и без него показало, что металлоустойчивые популяции отделились от основного вида в периоды пиковой добычи полезных ископаемых.

Исследование проводилось университетами Эксетера и Кардиффа в четырёх регионах: Западный Уэльс, Северо-Восточная Англия, Юго-Западная Англия и Юго-Восточная Ирландия.

Генетическая изоляция и уязвимость:

«Мы обнаружили резко сниженное генетическое разнообразие в некоторых из этих популяций форели, обитающих в водах, загрязнённых металлами», — заявил профессор Джейми Стивенс из Университета Эксетера.

Форель в этих реках несёт высокую нагрузку металлами. Токсичное связывание растворённых металлов с их жабрами вызывает удушье, но в загрязнённых реках появились толерантные к этому особи. Если рыба без такой толерантности попадает в эти реки, она должна либо уйти, либо погибнуть. Это означает, что металлоустойчивая форель генетически изолирована и не обменивается генами с другими популяциями.

«Таким образом, хотя эти рыбы могут быть здоровы в своей среде, генетическое разнообразие, позволившее им адаптироваться к этим быстрым изменениям, теперь утрачено, что делает их более уязвимыми к будущим изменениям», — пояснил профессор Стивенс.

Причины и механизмы:

Распространёнными загрязнителями в бывших горнодобывающих районах являются свинец и медь. Многие виды рыб и других организмов в этих реках уже были уничтожены.

Появление металлоустойчивой форели с высокой генетической дифференциацией от соседних популяций и сниженным разнообразием было отмечено в Корнуолле, Уэльсе и на северо-востоке Англии.

«Это, вероятно, результат давления отбора — эволюции, движимой в данном случае выживанием или невыживанием в зависимости от способности противостоять загрязнению металлами», — сказал доктор Дэниел Осмонд из фонда Westcountry Rivers Trust, проводивший это исследование в рамках своей Ph.D. в Эксетере.

Наибольший уровень генетической изоляции был обнаружен в реках, которые были одновременно загрязнены металлами и имели физические барьеры, такие как плотины и запруды. Уровень загрязнения металлами колеблется, часто повышаясь в периоды сильных дождей.

Исторический контекст и рекомендации:

«На протяжении разных исторических периодов эти горнодобывающие регионы имели глобальное значение по промышленному производству многих металлов. Однако это оставило после себя загрязнённые ландшафты, такие как Западный Корнуолл, который, по сути, представляет собой гигантские соты из старых шахт. Когда идёт дождь, они заполняются водой, которая затем попадает в реки», — объяснил доктор Осмонд.

Пресноводные проходные рыбы значительно сократились во многих районах. Хотя форель не считается находящимся под угрозой видом, исследование показывает, что она может быть более уязвимой, чем считалось ранее.

Исследователи полагают, что сокращение сброса шахтных вод и удаление физических барьеров в реках могут помочь уменьшить генетическую изоляцию.

Методология:

В исследовании использовалось моделирование популяций во времени. Учёные сравнивали различные исторические эволюционные сценарии и их влияние на генетическое разнообразие популяций с современными выборками, чтобы определить наиболее правдоподобные эволюционные сценарии.