Геномный анализ луговых тетеревов ставит под сомнение классификацию видов

Биологи изначально классифицировали малого и большого луговых тетеревов Великих равнин как два разных вида. Поскольку их сложно различить только по внешнему виду, некоторые учёные десятилетиями задавались вопросом, не являются ли эти птицы одним видом.

Точное понимание видообразования луговых тетеревов приобрело новую актуальность в 2022 году, когда Служба охраны рыбных ресурсов и диких животных США внесла малого лугового тетерева в список исчезающих видов в южной части его ареала.

Новое масштабное геномное исследование тетеревов из Колорадо, Канзаса, Оклахомы, Нью-Мексико и Техаса, проведённое учёными из Университета Пердью, обнаружило свидетельства гибридизации между видами без чётких признаков генетических проблем, таких как инбридинг.

Результаты опубликованы в PNAS Nexus.

Используя технологию, которую соавтор Закари Лоу сравнивает с «GPS для генетики», исследование демонстрирует возможности геномики в документировании того, какие животные являются смесью близкородственных видов, а какие генетически соответствуют уникальным линиям.

«Когда мы полагаемся на наилучшие доступные научные данные, мы с большей вероятностью принимаем наилучшее решение и получаем наилучший результат», — отметил Лоу.

Закон об исчезающих видах 1973 года не даёт чётких указаний о том, как рассматривать гибридов между двумя предполагаемыми видами, которые скрещиваются друг с другом. Это создаёт проблемы для управляющих дикой природой, на чьих землях обитают гибридные животные.

Два вида начали расходиться от 600 000 до 900 000 лет назад — короткий срок по биологическим меркам. «Эти виды легко скрещиваются, поэтому важно провести такое исследование и выяснить, как лучше управлять и защищать оставшееся разнообразие», — сказал соавтор Эндрю Блэк.

Исследование основано на данных по 433 особям большого и малого тетерева, собранным за 10 лет. Команда отсеквенировала полный геном каждой птицы в среднем четыре раза. Каждый геном состоял примерно из миллиарда нуклеотидов.

Для обработки более триллиона нуклеотидов данных потребовались суперкомпьютеры в Университете Пердью и Питтсбургском суперкомпьютерном центре.

«Это массивный набор данных, который позволяет оценить генетическое здоровье этих популяций по всему ареалу и оценить поток генов между видами», — пояснил Блэк. Данные выявили мало причин для беспокойства в отношении генетического разнообразия, хотя ситуация может быстро измениться при сокращении популяции или вспышках болезней.

Хотя исследование анализировало генетику тетеревов в пяти штатах, методы применимы для общегосударственного управления исчезающими и находящимися под угрозой видами. Когда вид официально вносится в список, управление переходит от штатов к федеральному правительству, что может повлиять на сельское хозяйство и природопользование в местных экономиках.

Старший автор Дж. Эндрю ДеВуди и Блэк ранее в этом году опубликовали аналогичное исследование об исчезающем виде карпозубиков в Нью-Мексико. Геномные данные тогда показали, что то, что ранее считалось одним видом, на самом деле было двумя.

Служба охраны рыбных ресурсов и диких животных выделила две различные популяции малого тетерева — северную и южную. Основные генетические различия, хотя и очень небольшие, были обнаружены именно между этими популяциями.

Геномные данные идентифицируют южную популяцию, недавно внесённую в список исчезающих и состоящую исключительно из малых тетеревов, как отличную от северной популяции. Северная популяция представляет собой смесь малых и больших тетеревов.

«Выделенная популяция не обязательно означает отдельный вид. Это лишь означает географическое разделение», — пояснил Лоу.

Основная проблема для луговых тетеревов — фрагментация среды обитания, а не генетика. Фрагментация вызвана изменениями в землепользовании, такими как преобразование естественных прерий в пахотные земли и застройка. Даже установка ветряных электростанций в качественной среде обитания влияет на их поведение: птицы перестают использовать такие территории, поскольку избегают высоких сооружений.

«Подавляющее большинство луговых тетеревов зависят от частных сельскохозяйственных угодий. Это подчёркивает важность практических мер по сохранению дикой природы, которые поддерживают устойчивые пастбища, животноводство и стимулы для частных землевладельцев».