Геном певчей птицы, бывшей под угрозой исчезновения, показывает обширные признаки инбридинга

Геном певчей птицы каштановой древесницы (Kirtland's warbler), некогда находившейся под угрозой исчезновения, демонстрирует обширные признаки инбридинга. Поскольку инбридинг может негативно влиять на выживаемость и репродукцию, эти результаты могут направлять дальнейшие усилия по сохранению вида, популяция которого по-прежнему зависит от интенсивного управления.

Новое исследование, опубликованное 9 декабря в журнале Evolutionary Applications, также показывает, как генетическая информация об инбридинге может быть использована при рассмотрении вопроса об исключении вида из списка исчезающих.

Фон и восстановление популяции

Каштановые древесницы, чья среда размножения ограничена молодыми сосновыми лесами в Мичигане, почти вымерли в 1970-х годах из-за потери среды обитания и воздействия буроголовых коровьих трупиалов (коэффициент паразитизма гнёзд достигал 70%). Вид был классифицирован как находящийся под угрозой исчезновения в 1973 году. Благодаря целенаправленному управлению популяция восстановилась, и в 2019 году вид был исключён из списка, хотя меры по управлению остаются критически важными.

Новый геномный анализ

Предыдущие исследования, на которые ссылались при исключении из списка, не обнаружили сильных доказательств инбридинга, но использовали низкоразрешающие методы (анализ микросателлитов). В новом исследовании учёные применили полногеномное секвенирование, чтобы получить более чёткую картину.

"Если представить геном как фильм, то микросателлиты — это попытка понять сюжет по полудюжине снимков, а полногеномное секвенирование — это просмотр всего фильма в разрешении 4K", — объяснил Дэвид Тоус.

Ключевой метод: протяжённые участки гомозиготности

Исследователи секвенировали полные геномы каштановых древесниц и, для сравнения, двух близкородственных видов со стабильной популяцией: каролинских лесных певунов и американских горихвосток. Команда изучила меру инбридинга — протяжённые участки гомозиготности (ROH).

ROH — это длинные непрерывные участки генома, где генетическая информация от матери и отца идентична. Особенно длинные ROH указывают на недавний инбридиногенез.

Основные результаты

• У каштановых древесниц обнаружены исключительно длинные ROH, указывающие на очень недавний инбридинг, ранее не выявленный.
• Также найдено множество небольших и средних ROH, в то время как у двух близкородственных видов их почти не было.
• Уровень инбридинга у древесниц оказался крайне высоким по сравнению с видами, не проходившими через "бутылочное горлышко" популяции.
• Обнаружена высокая частота потенциально вредных генетических вариантов.

Взгляд в прошлое и последствия

Анализ происхождения сегментов ДНК в ROH показал:

• Большинство коротких ROH возникли между 1874 и 1954 годами, в основном до известных резких сокращений популяции. Это говорит о том, что популяция древесниц, возможно, всегда была небольшой из-за специфичности их среды обитания.
• Происхождение многих длинных ROH датируется периодом 1940–1981 годов, что согласуется с резким сокращением популяции, начавшимся в начале 1940-х.

Исследователи отмечают, что у изученных птиц не было физических деформаций, но инбридинг может проявляться на других этапах жизни (развитие, миграция) или влиять на репродуктивный успех.

Выводы и значение для сохранения

"Хотя каштановые древесницы — это история успеха в сохранении вида, они сильно инбредны и имеют высокую частоту потенциально вредных генетических вариантов", — сказала Анна Мария Кальдерон.

Работа служит важным примером того, как показатели генетического здоровья могут рассказывать иную историю, чем просто численность популяции. Оба фактора необходимо учитывать при оценке восстановления популяции и принятии решений по сохранению видов.