Влияние деятельности человека и изменения климата на генетическое разнообразие животных

За последние 200 лет исследователи работали над пониманием глобального распределения видов и экосистем. Однако до сих пор даже базовые знания о глобальной географии генетического разнообразия были ограничены.

Это меняется благодаря недавней работе исследователей из Globe Institute. Профессор Дэвид Ногес Браво и его команда потратили восемь лет, комбинируя данные из научных генбанков со сценариями будущих изменений климата и землепользования. Результатом стала первая в мире глобальная оценка того, как эти факторы повлияют на генетическое разнообразие млекопитающих, например, при преобразовании тропических лесов в сельскохозяйственные угодья.

Исследование выявляет как генетически обедненные, так и высокоразнообразные области, сильно подверженные глобальным изменениям. Это позволяет лучше оценить уязвимость к таким изменениям, как рост температуры и трансформация землепользования, и может помочь странам определить, какая доля генетического разнообразия на их территории подвержена риску, а также установить приоритеты и природоохранную политику.

Например, Северная Скандинавия будет сильно затронута изменением климата, но не столько изменением землепользования, в то время как тропические регионы мира пострадают от обоих факторов. Однако важно учитывать, что генетическое разнообразие в Скандинавии всегда будет ниже, чем в тропиках, но это не значит, что оно неважно. Потеря популяций и видов, таких как белый медведь, влияет на общую стабильность экосистем. Тем не менее, наибольшая угроза генетическому разнообразию будет в тропических областях, которые в настоящее время содержат наибольшее разнообразие «кирпичиков жизни» — генов. К этим регионам относятся экосистемы мангровых лесов, джунглей и саванн.

Методология исследования

Ученые проанализировали данные генбанков, содержащих митохондриальную ДНК млекопитающих. Митохондриальное разнообразие является широкой оценкой адаптивного потенциала. Раньше митохондриальную ДНК считали нейтральным маркером, но на самом деле она находится под действием естественного отбора, который может быть связан с физиологическими пределами вида в отношении климата. Это делает её полезным инструментом для отслеживания влияния глобальных изменений на генетическое разнообразие в конкретном районе.

Для многих образцов не было географической привязки. Исследователи использовали искусственный интеллект, чтобы добавить географические локации, а затем построили модели, предсказывающие уровень генетического разнообразия в местах без данных.

Затем был проведен анализ карт генетического разнообразия, будущих изменений климата и землепользования, чтобы выявить, как и где глобальные изменения повлияют на млекопитающих.

Интерес со стороны ООН и перспективы

Исследование привлекло внимание Секретариата Конвенции ООН о биологическом разнообразии. Карта оценки может стать важным инструментом на высокоуровневых саммитах для помощи в определении политики защиты биоразнообразия.

Только сейчас начинают появляться инструменты, данные и знания для понимания того, как генетическое разнообразие меняется по всему миру. Через десятилетие мы сможем узнать, какая его часть была потеряна с начала промышленной революции для тысяч видов, и будем в лучшей позиции для принятия эффективных мер защиты.

В ближайшие годы ученые надеются составить карты глобального генетического разнообразия для многих других форм жизни, включая растения, грибы и животных на суше, в реках и океанах. Существуют попытки картировать генетическое разнообразие для амфибий, птиц и рептилий, но карт для растений, насекомых или грибов пока нет. При том что существует около 5000 видов млекопитающих, видов насекомых или грибов может быть миллионы. Ожидается, что подобные оценки станут более распространенными в следующем десятилетии и будут дополнены долгосрочными программами мониторинга для непрерывного отслеживания генетического разнообразия тысяч видов и экосистем по всей планете.