Изменение климата оказывает долгосрочное влияние на способность видов адаптироваться

Исторические изменения климата могут иметь долгосрочное влияние на генетическое разнообразие вида, показывает новое исследование, опубликованное в Current Biology. Этот неожиданный вывод был сделан в результате анализа генома альпийского сурка.

Альпийский сурок — крупный грызун, идеально приспособленный к холодному климату. После исчезновения своей среды обитания ледникового периода он обитает в высокогорных лугах Альп.

В новом исследовании, совместно проведённом Институтом Фрэнсиса Крика, международная команда учёных секвенировала геномы альпийских сурков из трёх локаций во французских и итальянских Альпах. Они обнаружили, что генетическое разнообразие этого животного — одно из самых низких среди диких млекопитающих. Восстановив генетическое прошлое сурка с помощью ископаемых останков, они выяснили, что он потерял генетическое разнообразие во время последнего ледникового периода как следствие множественных адаптаций, связанных с климатом.

«Мы не ожидали, что генетическое разнообразие альпийских сурков окажется настолько низким, — говорит первый автор статьи Тони Госсманн, исследователь из Университета Шеффилда и Университета Билефельда (Германия). — У них большая численность популяции, и мы нашли мало генетических свидетельств инбридинга. Но, по иронии судьбы, те самые адаптации, которые помогли им выжить, заперли их в состоянии низкого генетического разнообразия».

Медленный метаболизм был преимуществом для сурков во время ледникового периода, позволяя накапливать большие жировые запасы для выживания во время спячки. Аналогично, сурки, которые вкладывались в небольшое количество «высококачественного» потомства, а не в многочисленное, которое не выживало в суровых условиях, передавали свои гены следующему поколению. Со временем более медленный репродуктивный цикл и низкая скорость мутаций привели к сокращению генофонда.

Когда ледниковый период закончился около 12 000 лет назад, животные были вынуждены отступить в высокогорные Альпы, спасаясь от потепления. Это привело к «эффекту бутылочного горлышка», и выжившие сурки стали ещё более генетически схожими. Удивительно, но с тех пор они так и не восстановились от этого «бутылочного горлышка».

Несмотря на высокую численность, генетическое сходство между особями означает, что сурки могут не справиться с адаптацией к новым условиям окружающей среды, таким как появление новой болезни или дальнейшие изменения климата.

«Если генетическое разнообразие важно для будущей адаптации, то недостаточно учитывать только текущую численность популяции — нужно учитывать историю жизни вида, чтобы получить полную картину», — говорит Джон Уэлч, преподаватель генетики Кембриджского университета и соавтор исследования.

Маркус Ральзер, старший руководитель группы в Институте Крика и глава Института биохимии Charité, руководивший исследованием, добавляет: «Нам следует серьёзно отнестись к результатам исследования, поскольку мы видим аналогичные предупреждения из прошлого. В XIX веке странствующий голубь был одной из самых многочисленных наземных птиц в Северном полушарии, однако, несмотря на высокую численность, был полностью истреблён за несколько лет. Большая популяция не обязательно гарантирует защиту от вымирания перед лицом изменения климата».

Следующим шагом исследования станет более пристальное изучение других животных, переживших ледниковый период. Это может выявить и другие виды, запертые в состоянии низкого генетического разнообразия, которые будут более уязвимы к изменению климата и другим изменениям окружающей среды.