Новое секвенирование генома показывает, что инбридинг способствует сокращению численности вымирающих косаток
Небольшой размер и изоляция находящейся под угрозой исчезновения популяции южных резидентных косаток на северо-западе Тихого океана привели к высокому уровню инбридинга. Этот инбридинг способствовал их сокращению, которое продолжается, в то время как окружающие популяции косаток растут, согласно исследованию, опубликованному в Nature Ecology & Evolution.
Новаторское исследование объединило современную геномику с десятилетиями тщательных полевых наблюдений. Международная команда исследователей заполнила важный пробел в понимании причин, по которым популяция южных резидентных косаток не восстанавливается.
Новое секвенирование геномов из популяции в 73 особи показало, что инбридинг является важной проблемой, помимо антропогенных воздействий, таких как отлов для морских парков десятилетия назад. Другие известные факторы сокращения популяции включают беспокойство, загрязняющие вещества и возможную нехватку добычи (лосося).
Снижая выживаемость, инбридинг может сократить продолжительность жизни косаток почти вдвое. Без генетического притока из других популяций или иного значительного улучшения условий окружающей среды инбридинг, вероятно, продолжит способствовать сокращению численности.
"Эти результаты демонстрируют, что инбридинговая депрессия может существенно ограничивать восстановление исчезающих популяций", — заключили исследователи.
Секвенирование генома южных резидентных косаток
Исследование включает первые важные выводы из секвенирования генома южных резидентных косаток, начатого в 2018 году в сотрудничестве с геномной компанией BGI и The Nature Conservancy.
Проект расшифровал ДНК около 100 южных резидентных косаток, включая погибших в последние годы, а также косаток из других популяций северо-восточной части Тихого океана.
Влияние известных угроз
Исторически исследователи фокусировались на трех основных угрозах для популяции:
- Колебания численности лосося (добычи)
- Токсичные загрязнители
- Беспокойство и шум от судов
Новое исследование указывает, что инбридинг сильно ограничивает рост и восстановление популяции, делая китов более уязвимыми к другим угрозам.
Инбридинг сокращает продолжительность жизни
Косатки впервые размножаются примерно в 10 лет и достигают репродуктивного пика в начале третьего десятилетия жизни. Новый анализ показал, что у сильно инбредных южных резидентных косаток шанс дожить до 40 лет (пройти через эти ключевые годы) был менее чем в два раза ниже, чем у наименее инбредных особей.
Самки с низким уровнем инбридинга живут достаточно долго, чтобы произвести в среднем 2,6 потомка за жизнь. Самки с высоким уровнем инбридинга производят в среднем 1,6 потомка за свою более короткую жизнь. Для стабильности или роста популяции необходимо не менее двух выживших потомков на самку.
Для южных резидентных косаток маловероятно решение проблемы инбридинга путем введения генетического разнообразия из других популяций, так как они размножаются только внутри своей популяции, несмотря на встречи с другими косатками.
В 1960-х и 1970-х годах морские парки изъяли около 50 резидентных косаток из залива Салиш. Большинство из них были южными резидентными косатками. Это сократило генетическое разнообразие уже изолированной популяции.
Доминирование немногих особей
Более ранние генетические исследования показали, что южные резидентные косатки часто спариваются внутри семейных групп. Анализ 2018 года выявил, что два самца стали отцами более половины родившихся с 1990 года детенышей, для которых есть образцы. Такое доминирование немногих особей препятствует генетическому смешению.
На момент исследования размножались только около 26 из 76 находящихся под угрозой китов. Это уменьшает эффективный размер популяции, увеличивает потенциал инбридинга и снижает выживаемость, что способствует отсутствию стабильного роста популяции — с почти 100 особей в середине 1990-х до 73 сейчас.
Моделирование будущего популяции в типичных условиях последних десятилетий показало:
- При выживаемости всех китов, как у наименее инбредных, — популяция растет.
- При фактической выживаемости с учетом инбридинга — популяция сокращается.
"Было бы ошибкой считать, что в сокращении виноват только инбридинг. За последние 50 лет на эту популяцию воздействовали множественные стрессоры... Эти совокупные воздействия в сочетании с системой спаривания косаток, где лишь несколько самцов вносят вклад в генофонд, могли сделать инбридинг более значительной угрозой в последние годы", — отметил соавтор исследования Эрик Уорд.