Мониторинг генетических мутаций важен для управления популяцией флоридской пумы

Генетическое спасение флоридских пум в 1990-х годах, когда для скрещивания были завезены пумы из Техаса, могло помочь спасти их от вымирания, но также привнесло в популяцию некоторые вредные мутации.

Новое исследование под руководством UCF показывает, что почти половина вредных мутаций, обнаруженных у современных флоридских пум, происходит от завезённых техасских пум, а также от центральноамериканских пум, выпущенных в национальный парк Эверглейдс в 1950-х и 1960-х годах.

Эти выводы, опубликованные в Journal of Heredity, подчёркивают важность мониторинга генетики популяции флоридской пумы, а также необходимость генетического скрининга любых будущих особей, предназначенных для интродукции.

Популяция флоридской пумы сократилась до опасного уровня в 30 особей в 1970-х и 1980-х годах, что привело к инбридингу и появлению потомства с генетическими проблемами, включая пороки сердца, половые дефекты (крипторхизм) и другие заболевания.

Программа генетического спасения в 1990-х годах привезла пум из Техаса во Флориду для скрещивания с местными пумами — процесс, известный как генетическая адмикстура (смешение).

Усилия, по-видимому, помогли: по оценкам Комиссии по охране рыб и дикой природы Флориды, популяция восстановилась до 120–230 взрослых особей, а отчёты указывают на возросшее генетическое разнообразие.

Однако новое исследование показывает, что этот генетический приток принёс как полезные, так и вредные мутации.

«Существует генетический сигнал, что вредные мутации из разных исходных популяций были внесены в популяцию флоридской пумы, — говорит ведущий автор исследования Александр Очоа. — Хотя до сих пор нет доказательств проявления этих мутаций на фенотипическом уровне, мы хотим следить за генетическим здоровьем флоридской пумы, потому что ситуация может быстро ухудшиться, особенно если их популяция останется небольшой».

Он отмечает, что если появятся признаки снижения приспособленности популяции, менеджерам по охране дикой природы, возможно, следует рассмотреть будущие программы интродукции и генетического спасения. В таком случае, имеющаяся генетическая информация позволит оценить здоровье потенциальных исходных популяций и выбрать для интродукции особей, несущих наименьшее количество вредных (делеционных) мутаций.

Неожиданное открытие

Интересным открытием стало центральноамериканское происхождение части вредного генетического материала.

Центральноамериканские пумы были интродуцированы, в частности, в национальный парк Эверглейдс, в ходе плохо документированных выпусков содержавшихся в неволе животных в 1950-х и 1960-х годах.

В результате пумы из Эверглейдс несут генетическое наследие Центральной Америки, которое, как и техасские пумы, привнесло в популяцию как хорошие, так и плохие мутации.

Исследование показало, что 16% делеционных мутаций у флоридских пум имеют исключительно центральноамериканское происхождение, 33% — исключительно техасское, а ещё 4% — общее для обеих этих популяций.

В исследовании использовалось полногеномное секвенирование для сравнения мутационной нагрузки у:

• пум Флориды без примеси техасских или центральноамериканских генов (неадмиксированные);
• пум из Эверглейдс с центральноамериканским происхождением;
• техасских пум;
• пум со смешанным (флоридским и техасским) происхождением.

Учёные анализировали долю вредных мутаций и генотипов, несущих эти мутации.

Было обнаружено, что, хотя генетическая адмикстура повысила приспособленность флоридских пум, компенсируя экспрессию существовавших вредных мутаций, гибридные особи теперь стали носителями множества новых вредных мутаций.

«Я ожидал, что программа генетического спасения в целом была полезна для флоридских пум, — говорит Очоа. — Но одним из неожиданных выводов стало то, что в популяцию было внесено значительное количество новых вредных мутаций из разных исходных популяций. И нам нужно отслеживать эти мутации, потому что раньше их у флоридских пум не было».

Следующие шаги

Доцент кафедры биологии и соавтор исследования Роберт Фитак отмечает, что история флоридской пумы в целом является успешной для сохранения вида и теперь может служить моделью для планирования генетического спасения других видов.

«Мы знаем, что в будущем многие виды окажутся под угрозой, будут страдать от сильного инбридинга, и ими придётся управлять с помощью таких мер, как генетическое спасение, — говорит Фитак. — Наши результаты помогут понять, каковы могут быть потенциальные негативные генетические последствия этих действий».

Для флоридских пум следующими шагами должны стать секвенирование полных геномов большего числа особей для изучения распределения вредных генетических признаков в популяции.

«До недавнего времени большинство исследований геномов диких животных было сосредоточено на их адаптациях, то есть полезных признаках. Теперь мы переворачиваем вопрос и спрашиваем: а как насчёт плохих, или "делеционных", признаков? — говорит Фитак. — Мы знаем, что генетическое смешение в целом было успешным для флоридских пум, но мы должны знать о любых вредных генетических "безбилетниках", которые могли прицепиться к этому путешествию».