Расшифрован геном сумчатой куницы — новый инструмент для сохранения вида
Европейские колонисты ошибочно назвали сумчатых куниц (кволлов) «местными кошками», хотя на самом деле это одни из последних сохранившихся в Австралии хищных сумчатых.
Часто оставаясь в тени более известных родственников — тасманийских дьяволов и вымершего тасманийского тигра (тилацина), — кволлы имеют 15-миллионную историю в Австралии, успешно балансируя в меняющихся экосистемах, контролируя численность видов-жертв и поедая падаль.
Однако деятельность человека сильно ударила по кволлам. Популяции большинства видов резко сократились в современную эпоху. Один вид, восточная сумчатая куница (Dasyurus viverrinus), считается вымершим на материковой части Австралии к концу XX века из-за сочетания болезней, охоты со стороны завезённой рыжей лисы и отравления людьми (приманки для лис, одичавших кошек и грызунов также смертельны для кволлов).
Сегодня дикие популяции этого вида сохранились только на Тасмании. Однако реализуется амбициозная программа по реинтродукции восточных кволлов в их естественный ареал на материке путём переселения животных, выращенных в неволе на Тасмании и в материковых заповедниках.
Долгосрочный успех этих усилий может зависеть от использования генетики, чтобы помочь восточным кволлам повторно адаптироваться к изменившейся среде материка.
Именно поэтому наша исследовательская группа рада тому, что мы впервые секвенировали геном восточной сумчатой куницы (биопроект: PRJNA758704), используя технологию Omni-C от Dovetail Genomics.
Секвенирование генома означает, что мы смогли определить порядок химических строительных блоков ДНК восточного кволла, что позволило прочитать новую информацию о работе его генетики.
В исследовательскую группу вошли учёные из нескольких университетов, включая Мельбурнский университет, Университет Тасмании (UTAS) и Австралийский национальный университет (ANU), в рамках гранта от природоохранной группы Revive and Restore.
Мы также получили crucial help от подразделения по восстановлению дикой природы WWF-Australia и зоопарка Taronga, которые предоставили образцы, собранные в Aussie Ark — центре разведения в неволе и полудиком заповеднике для восточных кволлов.
Текущая работа по реинтродукции вида недавно была протестирована в национальном парке Будери на южном побережье Нового Южного Уэльса, что дало ценные данные для достижения этой цели.
Однако основные проблемы для восстановления жизнеспособных популяций на материке остаются. Одна из возможных проблем заключается в том, что тасманийская популяция восточного кволла адаптировалась к уникальной среде этого островного штата, и мы пока не знаем, как это может повлиять на их реинтродукцию на материк.
Тасмания представляет самую южную и холодную часть исторического ареала вида, и местные популяции эволюционировали там в изоляции около 14 000 лет, с конца последнего ледникового периода (Last Glacial Maximum, LGM). Хотя эти адаптации полезны для выживания на Тасмании, они могут оказаться невыгодными в более тёплом и засушливом климате материковой Австралии.
Вот почему секвенирование генома важно. Составив карту всех генов кволла, теперь можно выявить генетические вариации как среди ныне живущих, так и среди вымерших популяций. Эти данные можно использовать для руководства программами разведения и выпуска, чтобы повысить шансы тасманийских кволлов на повторную адаптацию к материку.
Эта работа является частью более широкой программы Wild Genomes от Revive & Restore, которая направлена на содействие генетическому спасению экологически важных видов путём интеграции передовых методов и технологий в сохранение биоразнообразия.
Хотя геномика восточного кволла ещё только зарождается, наша команда уже использует новый геномный ресурс для изучения истории сокращения популяций этого вида в Австралии. Мы делаем это с помощью clever approach.
У большинства животных есть две копии каждой хромосомы — одна от матери, одна от отца. За исключением половых хромосом (X и Y), каждая пара хромосом содержит почти одинаковую ДНК, потому что все пары хромосом в конечном счёте имеют общее происхождение.
Однако иногда случайные мутации создают небольшое количество изменений в «буквах» ДНК одной хромосомы, делая её немного отличной от своей пары. Эти мутации накапливаются в течение поколений с довольно постоянной скоростью.
Сравнивая эту запись мутаций между сегментами пар хромосом в геноме восточного кволла с информацией о скорости мутаций (как часто они происходят за поколение) и времени генерации вида, мы сможем оценить, как давно две хромосомы разошлись друг от друга.
Периоды времени, когда многие сегменты хромосом имеют общее происхождение, представляют собой популяционные «бутылочные горлышки», когда численность популяции снижалась.
Используя такую информацию, мы можем расшифровать генетические «отпечатки пальцев», объясняющие, почему и как ныне живущие тасманийские восточные кволлы отделились от своих трагически вымерших материковых родственников.
Затем мы можем использовать эти знания для проведения расширенных популяционно-генетических исследований восточных кволлов, чтобы в конечном итоге улучшить генетическое управление через разведение как диких, так и выращенных в неволе особей.
Как написал мне Роб Брюстер, менеджер программы по восстановлению дикой природы WWF-Australia: «Комбинируя прикладную экологию восстановления экосистем с новейшими достижениями науки о ДНК, мы однажды можем увидеть, как восточные кволлы вернутся домой, на материковую Австралию, и возобновят экосистемные услуги, которые они предоставляли миллионы лет».