Расшифровка полного генома поможет спасти пум от инбридинга

Когда студенты Калифорнийского университета в Санта-Крузе (UCSC) нашли на кампусе мертвого оленя-мула, они решили, что его убили койоты. Биолог-эколог Крис Уилмерс установил видеокамеру, чтобы наблюдать за тушей ночью. Но животное, вышедшее из тени, оказалось не койотом, а пумой (горным львом).

Пума, получившая метку 36m, стала первой в своем виде, чей полный геном расшифровали ученые. Эта информация, как сообщают исследователи в журнале Nature Communications, может привести к лучшим стратегиям сохранения вида.

Угроза инбридинга

Многие популяции пум в Северной Америке становятся все более изолированными, что увеличивает риск инбридинга и его последствий: серьезных аномалий, таких как поврежденное сердце и деформированная сперма. Ранее исследования на основе генетических маркеров (небольших фрагментов ДНК) показали, что крошечная популяция флоридских пум (пантер) стала опасно инбредной. Введение в 1995 году восьми самок из Западного Техаса добавило новые гены, улучшило здоровье и помогло популяции вырасти с 30 до более чем 120 особей.

Однако подход с маркерами не давал полной картины. Он не мог показать, содержат ли большие участки ДНК между маркерами идентичные копии генов. Количество и длина этих участков (runs of homozygosity) дают точную меру масштаба и давности инбридинга, показывая, насколько популяция близка к «генетическому обрыву». Инбридинг — не медленный процесс. Как только накапливается достаточно длинных участков с идентичными копиями, его эффекты включаются внезапно, «как щелчок выключателя».

От мамонтов к горным львам

Команда под руководством эволюционного биолога Бет Шапиро использовала кровь пумы 36m, чтобы прочитать ее полный геном в качестве референсного для вида. Для сравнения они также секвенировали геномы девяти других пум из разных регионов.

Анализ подтвердил, что транслокация техасских пум улучшила генетическое разнообразие и здоровье флоридских пантер. Но также выявил новое: даже после смешения с техасской ДНК флоридская популяция остается ближе к генетической пропасти, чем считалось ранее. Популяция в горах Санта-Круз также «чувствует себя не так хорошо, как мы ожидали».

Будущее сохранения вида

Полногеномное секвенирование многих особей по всему ареалу вида «чрезвычайно ценно» для понимания потенциала адаптации к климату и других целей сохранения. Стоимость секвенирования быстро падает: геном 36m стоил около $10 000, а последующие — всего по $400 каждый.

Этот подход позволяет:

• Точно выявлять популяции с наибольшим риском инбридинга.
• Определять лучших кандидатов для транслокации (перемещения между популяциями).
• Обосновывать создание экологических коридоров (например, мостов через шоссе) для соединения изолированных групп.

Генетическое наследие пумы 36m будет жить. Его геном станет эталоном, с которым будут сравнивать другие геномы пум для решения множества эволюционных и экологических вопросов.