Генетическая изменчивость, отбор и гибридизация способствуют адаптации лис к пустыне

Геномическое исследование под руководством Калифорнийского университета в Беркли было направлено на выявление происхождения и истории адаптации лис к пустыне. В статье «Геномы североафриканских лис демонстрируют признаки повторной интрогрессии и адаптации к жизни в пустынях», опубликованной в Nature Ecology & Evolution, исследователи раскрывают, что гены лис говорят об их эволюционном пути.

У крайних пустынных специалистов — песчаной лисицы (V. rueppellii) и фенека (V. zerda) — исследование выявило повторяющиеся сигнатуры генов, влияющих на водный гомеостаз почек, что подтверждается экспрессией генов и физиологическими различиями. В Северной Африке обе эти лисицы могут выживать в самой экстремальной по жаре и дефициту воды среде на Земле — пустыне Сахара.

У обеих лисиц также снижены масс-скорректированная скорость основного обмена и внепочечные потери воды по сравнению с видами псовых, обитающими в условиях доступности воды.

Сестринским видом для песчаной лисицы является рыжая лисица (V. vulpes) — более широко распространенный и экологически пластичный вид, встречающийся в различных местообитаниях по всему Северному полушарию. Хотя песчаная и рыжая лисицы, вероятно, имеют евразийское происхождение, они фундаментально различаются по экологии, морфологии, поведению и физиологии из-за дивергентной эволюции и адаптации к разным экологическим нишам.

Ареалы этих двух сестринских видов перекрываются на окраинах южноазиатских пустынь и северной окраине Сахары, что предоставляет исследователям естественную лабораторию для изучения вопросов адаптации, эволюции и процессов естественного отбора.

Исследовательская группа секвенировала полные геномы 30 североафриканских рыжих лисиц, отобранных вдоль климатического градиента — от сухих субгумидных до гиперзасушливых регионов, чтобы представить потенциальное разнообразие в пределах их географического ареала.

Также было проведено секвенирование 18 евразийских рыжих лисиц, 24 североафриканских песчаных лисиц и десяти геномов, принадлежащих двум дивергентным североафриканским видам: пустынному специалисту фенеку (n = 5) и африканской песчаной лисице (n = 5; V. pallida).

Собранные геномы были проанализированы вместе с данными по другим видам псовых с использованием набора статистических методов, учитывающих неопределенность генотипирования путем работы непосредственно с правдоподобиями генотипов. Референсные сборки геномов песца и домашних собак использовались в параллельных анализах, где были обнаружены интересные, но не связанные с основной темой исследования связи с неизвестным вкладчиком в геномы как песцов, так и евразийской рыжей лисицы.

Результаты показывают, что песчаная лисица отделилась от рыжей лисицы примерно 576 000 лет назад и эволюционировала для обитания в экстремально жарких пустынях, включая Сахару, но, возможно, не сделала это полностью самостоятельно. Песчаная лисица несет крупный блок генов, полученных ею от вымершей древней лисицы посредством гибридизации — родственной фенеку, что позволяет предположить, что оба вида могли унаследовать некоторые свои навыки выживания в пустыне от этого предшественника.

Рыжие лисицы расселились из Евразии и позже проникли в Северную Африку около 78 000 лет назад. Как относительно недавний обитатель окраин пустыни, рыжая лисица уже демонстрирует некоторые адаптации к жизни в пустыне, но также не сделала это полностью самостоятельно. Данные о событиях гибридизации с песчаной лисицей предполагают, что естественный отбор получает преимущество от ранее возникших генетических адаптаций.

Исследование показывает, что генетическая изменчивость, отбор и события гибридизации вносят вклад в эволюцию и адаптацию лисиц к экстремальным пустынным условиям.