Как генетика, ресурсы и дальний родственник помогли фундулюсу адаптироваться к экстремальному загрязнению

Комбинация большой популяции, хороших генов и удачи объясняет, как вид рыбы в Хьюстонском судоходном канале в Техасе смог адаптироваться к уровням токсинов, которые для большинства других видов были бы смертельными. К такому выводу пришло исследование, опубликованное 3 мая в журнале Science.

Учёные из Калифорнийского университета в Дэвисе, Университета Бэйлора и их коллеги изучили эту исключительную историю выживания фундулюса (Gulf killifish), чтобы понять, что нужно другим видам для адаптации к радикально изменённой среде.

Неожиданный гость

Исследователи секвенировали геномы сотен фундулюсов, живущих в условиях разной токсичности — от чистой до умеренно и сильно загрязнённой воды. Они искали следы естественного отбора, позволившие виду быстро перейти от высокой чувствительности к загрязнению к чрезвычайной устойчивости.

К их удивлению, адаптивная ДНК, спасшая этот вид на побережье Мексиканского залива, оказалась унаследована от атлантического фундулюса (Atlantic Coast killifish), также известного быстрой эволюцией устойчивости к загрязнению. Однако атлантический фундулюс обитает как минимум в 1500 милях от своих собратьев в Хьюстоне, и учёные полагают, что их попадание в Мексиканский залив, вероятно, было случайностью, вызванной деятельностью человека.

Неместные виды могут наносить серьёзный экологический ущерб. Но в этом случае их появление в 1970-х годах — как раз в момент, когда популяция местного фундулюса, вероятно, начала сокращаться — стало «эволюционным спасением» от загрязнения.

Поучительная история

Фундулюс изначально имел преимущества, которых нет у многих других видов. Виды с большой популяцией могут обладать высоким уровнем генетического разнообразия, помогающего адаптироваться к быстрым изменениям. У фундулюса и так был один из самых высоких уровней генетического разнообразия среди позвоночных. Затем, в момент начала сокращения его популяции, появился дальний родственник — атлантический фундулюс — смог успешно скреститься и передать местному виду генетические ресурсы, которые помогли развить устойчивость к токсинам.

«Адаптация этих фундулюсов — предостерегающая история, — говорит ведущий автор Эндрю Уайтхед. — Она говорит нам, что мы должны делать лучше для подавляющего большинства видов, у которых нет доступа к таким генетическим ресурсам. Если мы заботимся о сохранении биоразнообразия, мы не можем полагаться на эволюцию как на решение. Нам нужно уменьшить масштабы и скорость изменения среды, чтобы виды успевали адаптироваться».

Естественные связи

Ключевой урок, который даёт пример фундулюса, — важность сохранения доступа к генетическому разнообразию. Это включает соединение и сохранение ландшафтов, чтобы позволить генетическим вариациям перемещаться более свободно и естественно. Это может помочь создать условия для большего числа эволюционных «спасательных операций» в быстро меняющемся будущем.