Наследственность животных раскрывает риски выживания и вымирания
Исторические геномы дают подсказки для сохранения видов на фоне снижения биоразнообразия и сокращения генетического разнообразия животных.
Ещё в начале 1800-х тысячи райских мухоловок Сейшельских островов обитали как минимум на пяти островах у юго-восточного побережья Африки. К 1960-м годам осталось всего 28 особей, и все они жили на одном острове — Ла-Диг.
Потери популяции и генетического разнообразия
Маленьких чёрных птиц, питающихся насекомыми и пауками, опустошили потеря среды обитания, инвазивные виды и охота в XIX и XX веках. Благодаря местным усилиям по сохранению численность возросла, и сейчас на Ла-Диге обитает более 250 райских мухоловок. Более того, жизнеспособная гнездящаяся популяция создана на другом острове, и ведутся работы по интродукции птиц на третий остров архипелага.
Хотя этих лесных птиц больше не считают находящимися на грани исчезновения, резкое сокращение их популяции значительно снизило генетическое разнообразие.
Прошлые и современные образцы
Проект GENDANGERED под руководством эволюционного биолога Эрнана Моралеса сравнивал исторические и современные геномы райских мухоловок. Учёные сравнили исторические геномы из музейных коллекций Европы (образцам более 100 лет) с геномами современных популяций для 12 видов птиц, переживших резкое падение численности, включая райскую мухоловку.
Исследование пришло к поразительному выводу: птицы потеряли 90% своего генетического разнообразия. Музейные образцы показали, что у этого вида изначально было низкое генетическое разнообразие по сравнению с другими птицами.
Дилемма разнообразия
Один из выводов Моралеса контринтуитивен: вид пережил коллапс популяции из-за изначально низкого генетического разнообразия.
Это объясняется двумя фактами:
- Генетические вариации могут оказывать положительное, отрицательное или нейтральное влияние на популяцию.
- Резкое сокращение популяции увеличивает долю вредных генов из-за инбридинга (спаривания близких родственников).
У видов с изначально низким разнообразием, таких как райская мухоловка, меньше вредных генов, которые можно "усилить" при сокращении численности. Это помогло им не вымереть. Однако это плохая новость в долгосрочной перспективе, потому что при коллапсе также теряются полезные и, что особенно важно, нейтральные гены. Эти нейтральные гены обеспечивают вариативность, которая помогает видам адаптироваться к будущим изменениям среды и болезням.
"Теперь, когда у них осталось очень мало вариаций, мы прогнозируем, что у них будут большие трудности с адаптацией к будущим условиям", — заявил Моралес.
Польза для сохранения видов
Более крупные популяции с большим генетическим разнообразием сталкиваются с другой дилеммой: риск вымирания возникает во время самого резкого падения численности, так как у них происходит гораздо большее увеличение вредных генов.
Эти выводы могут усилить природоохранные усилия, показывая, нужна ли видам помощь во время коллапса популяции или после него. Это может помешать организациям по охране дикой природы ошибочно считать виды вроде райской мухоловки благополучными, когда они всё ещё находятся в группе риска из-за эрозии генетического разнообразия.
Открытия, связанные с человекообразными обезьянами
Проект ApeGenomeDiversity под руководством Томаса Маркеса Бонета сравнивает образцы современных человекообразных обезьян с историческими музейными образцами по всей Европе. Цель — «найти новые виды обезьян, которые сейчас вымерли, но в прошлом скрещивались с нынешними видами».
Исследование может помочь защитить современных обезьян от браконьеров. Ежегодно тысячи обезьян убивают на мясо или отлавливают для торговли экзотическими животными. Генетические данные могут показать, где эти обезьяны обитали.
Команда сотрудничает с Pan-African Sanctuary Alliance, чтобы создать генетический атлас для определения происхождения незаконно вывезенных обезьян, что позволит направить антибраконьерские усилия в нужные места.
Для расширения знаний о геномах обезьян учёные также используют неинвазивный метод — сбор образцов из экскрементов. Это позволяет связать генетику с местоположением: «Мы можем чётко идентифицировать шимпанзе, принадлежащих к северной или южной части распространения в стране».
Поскольку человекообразные обезьяны — ближайшие живые родственники людей, эти данные могут расширить знания и о нашем собственном геноме.