Умное использование геномных данных необходимо для сохранения видов

Для спасения видов от вымирания в будущем требуется "качественный скачок" в природоохранной деятельности, считает профессор эволюционной генетики Кок ван Остерхаут из Университета Восточной Англии (UEA).

Он призывает к умному использованию геномных данных для повышения устойчивости популяций к будущему генетическому дрейфу и инбридингу и предлагает новую "дорожную карту" для достижения этой цели в рамках природоохранной деятельности.

Несмотря на десятилетия работы генетиков-экологов и международные договоры, такие как Конвенция ООН о биологическом разнообразии, снижение биоразнообразия только ускоряется: по оценкам 2019 года, один миллион видов находится под угрозой исчезновения. По данным Красного списка Международного союза охраны природы (IUCN), 44,3% видов в настоящее время сокращаются.

Профессор ван Остерхаут, чья статья опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution, предупреждает, что недостаточно просто минимизировать потерю биоразнообразия и генетической изменчивости.

За последние полвека генетики-экологи анализировали генетическую изменчивость, но игнорировали важную часть генома, лишённую вариаций и идентичную у разных видов. Это участки ДНК, консервативные в течение миллионов лет эволюции. Мутации в этих "ультраконсервативных элементах" вредны для приспособленности особей. При сокращении популяции эти мутации "обнажаются" из-за инбридинга, что создаёт дополнительный риск.

Геномика может выявить наличие этой "мутационной нагрузки" на молекулярном уровне с помощью инструментов, разработанных для человека и модельных животных (мышей, крыс). Поскольку эти исследования изучают одни и те же ультраконсервативные элементы, мутационную нагрузку можно напрямую сравнивать между видами. Это делает такие инструменты многообещающими для природоохранной геномики.

Консервационная геномика также может улучшить разведение в неволе в зоопарках. Вместо того чтобы просто минимизировать уровень инбридинга, кураторы племенных книг могут использовать данные о мутационной нагрузке особей, чтобы взять на себя роль естественного отбора в условиях зоопарка.

"Имея эти данные и зная, какие последовательности ДНК искать, мы можем отбирать против этих вредных мутаций ещё до того, как они "обнажатся" из-за инбридинга", — говорит профессор ван Остерхаут.

В своей статье он предлагает метод, позволяющий избежать потери ценной генетической изменчивости — неизбежного следствия отбора. Он предполагает отбор двух лучших потомков от каждой родительской пары (с наименьшим количеством вредных мутаций). Это снизит мутационную нагрузку, сохранит полезную генетическую изменчивость и повысит устойчивость популяции в зоопарке (и вида в целом) к текущему и будущему инбридингу.

Профессор ван Остерхаут отмечает, что предстоит работа, чтобы сделать эти геномные подходы надёжными практическими инструментами для охраны природы. "Мы до сих пор не знаем, как мутационная нагрузка влияет на приспособленность особей в естественной среде", — говорит он. — "Поэтому крайне необходимо перевести эти геномные данные в показатели, значимые для природоохранной деятельности".

Благодаря консорциумам, секвенирующим тысячи геномов, данные быстро генерируются. Вместе с богатыми архивами образцов, собранными за десятилетия для некоторых исчезающих видов (например, розового голубя или ожерелового попугая), это поможет перевести геномные данные в информацию, полезную для охраны природы: о приспособленности особей в естественной среде и жизнеспособности их популяций.

"Мы сможем ранжировать особей и виды по их мутационной нагрузке и относительному уровню инбридинга, улучшая тем самым Красный список видов, находящихся в упадке".