Гибридизация помогает горным птицам адаптироваться к изменению климата

Изменение климата вызывает резкие экологические сдвиги и ускоряет глобальную потерю биоразнообразия. Интрогрессивная гибридизация (гибридная интрогрессия) недавно стала ключевым механизмом, позволяющим быстро адаптироваться к историческим климатическим изменениям. Однако эмпирических данных о том, может ли этот процесс повысить устойчивость к будущим климатическим изменениям, особенно для узкоареальных видов в горных "горячих точках" биоразнообразия, всё ещё мало.

Чтобы восполнить этот пробел, исследовательская группа под руководством профессора Цюй Яньхуа из Института зоологии Китайской академии наук сосредоточилась на трёх близкородственных видах птиц в Сино-Гималайских горах: Alcippe hueti, A. davidi и A. fratercula. Используя популяционные и экологические геномные подходы, команда обнаружила, что межвидовая интрогрессия снижает уязвимость горных птиц к изменению климата. Их выводы были недавно опубликованы в журнале Nature Climate Change.

Геномный анализ показал, что три вида начали расходиться примерно 220 000 лет назад, а непрерывный поток генов между парапатрическими популяциями начался около 47 000 лет назад. С помощью машинного обучения исследователи картировали интрогрессированные геномные сегменты и направления их передачи. A. davidi и A. hueti показали больше интрогрессированных сегментов из-за более высокого уровня потока генов.

В процессе расхождения виды заняли различные климатические ниши: восточный A. davidi процветает в тёплой и влажной среде; западный A. fratercula адаптирован к прохладным и сухим условиям; а центральный A. hueti занимает промежуточный ареал. Несмотря на эту специализацию, все три вида, согласно прогнозам, столкнутся с серьёзными климатическими проблемами, потенциально теряя 44%–69% подходящих местообитаний.

Кроме того, команда обнаружила, что около 28,5% локусов, связанных с адаптацией к климату, находятся в интрогрессированных геномных областях (т.е. интрогрессированные SNP, ассоциированные с климатом) и демонстрируют сильные сигналы естественного отбора. Гибридные особи показали более высокое нуклеотидное разнообразие в этих локусах и требовали меньше генетических изменений, чтобы справиться с будущими климатическими сдвигами, что указывает на более низкую климатическую уязвимость.

Популяционно-генетическое моделирование подтвердило эти выводы: при модели с непрерывным потоком генов приспособленность видов могла восстановиться примерно за ~25 поколений в будущих климатических сценариях, тогда как восстановление было незначительным без потока генов.

Это исследование демонстрирует, что гибридная интрогрессия является важным эволюционным механизмом, повышающим способность видов адаптироваться к изменению климата. Оно также подчёркивает необходимость сохранения миграционных коридоров и зон контакта, которые жизненно важны для облегчения межвидового обмена генетическим материалом и восстановления популяционной приспособленности.