Маленькие тропические лягушки-лужицы показывают, что защита генетического разнообразия необходима для выживания животных в условиях климатического кризиса

Учёные изучили лягушек-лужиц, чтобы определить «горячие точки» генетического разнообразия и места, где климатический кризис может уничтожить популяции, слишком однородные для адаптации.

Даже широко распространённые виды могут быть геномно уязвимы к климатическому кризису. Изучая ДНК лягушек-лужиц, обитающих в центральноафриканских тропических лесах, учёные обнаружили, что области с высокой вариативностью среды обитания способствуют высокому генетическому разнообразию. Если эти разнообразные местообитания и живущие в них лягушки будут утрачены, могут быть потеряны и генетические варианты, которые позволили бы виду эволюционировать для выживания в условиях климатического кризиса. При этом популяции с низким генетическим разнообразием могут быстро вымереть, не сумев адаптироваться.

«Как правило, чем больше геномного разнообразия в популяции, тем выше вероятность, что она сможет реагировать на изменения окружающей среды, такие как будущие климатические изменения», — сказала доктор Кортни Миллер из Университета Нового Орлеана, ведущий автор исследования в Frontiers in Conservation Science.

Выживание наиболее приспособленных

Ожидается, что климатический кризис очень быстро изменит облик мира. Если животные не смогут найти подходящие места обитания, им придётся адаптироваться, либо эволюционируя, либо изменяя поведение. Чем больше генетического разнообразия у вида, тем выше вероятность, что он сможет успешно эволюционировать для выживания.

Прогнозируется, что тропические леса Гвинейского залива и бассейна Конго будут особенно серьёзно затронуты климатическим кризисом. Эти леса также являются очагами биоразнообразия. На генетическое разнообразие могут влиять несколько факторов, разделяющих популяции вида, из-за чего они со временем становятся более отличными друг от друга: расстояние, физические барьеры (например, крупные реки), вариативность среды обитания и фрагментация леса в плейстоцене.

Широко распространённый вид, такой как лягушки-лужицы, является идеальной моделью для изучения влияния этих факторов на генетическое разнообразие, что критически важно для понимания геномной уязвимости видов — вероятности их способности эволюционно адаптироваться к изменению климата.

Учёные взяли пробы у 191 лягушки в различных локациях и местообитаниях, выделили ДНК и картировали встречаемость разных вариантов. Они использовали переменные среды, связанные с биологией и поведением лягушек: среднегодовые температура и количество осадков, степень их сезонной изменчивости, а также количество осадков в самый холодный квартал года.

С помощью проекций изменения этих переменных в условиях климатического кризиса они смоделировали будущую среду обитания лягушек. Также были изучены модели климата прошлого, чтобы понять, как доступность местообитаний в плейстоцене могла повлиять на современное разнообразие.

Горячие точки местообитаний

Совместный анализ данных с помощью специализированных статистических методов позволил определить наиболее важные факторы, влияющие на генетическое разнообразие лягушек-лужиц, и выявить области, где лягушки могут быть более геномно уязвимы.

Команда обнаружила, что на генетическое разнообразие лягушек-лужиц влияет расстояние между местами обитания, но в основном оно определяется средой. Особенно влиятельными оказались сезонные модели выпадения осадков. Ландшафты с несколькими типами местообитаний в непосредственной близости также совпадали с областями высокого генетического разнообразия.

«Изменчивость количества осадков является основным фактором среды, связанным с геномным разнообразием у этой лягушки», — сказала Миллер. — «Лягушки, обитающие в нагорьях Камеруна, в экотоне лес-саванна в южно-центральном Камеруне, в районе экватора, а также от побережья до внутренних районов Габона, с большей вероятностью смогут успевать за будущими климатическими изменениями».

Учёные также определили несколько областей (например, юго-запад Габона), где популяции лягушек могут не иметь достаточного генетического разнообразия для адаптации к резким изменениям среды обитания.

Полученные данные и аналогичные исследования других видов могут быть полезны для планирования природоохранных мероприятий. Однако учёные отмечают, что их анализ лишь частично отражает генетическое разнообразие лягушек, и для полного понимания влияния этих вариантов на будущее выживание вида необходимо связать их с фенотипическими признаками.

«Мы не смогли идентифицировать варианты, находящиеся под действием отбора, что могло бы дать дополнительное представление об адаптивном потенциале», — сказал второй автор, доктор Жеро Тасс Табуэ. — «Но природоохранные усилия могут быть сосредоточены на сохранении районов с высоким геномным разнообразием, исходя из предположения, что в этих районах обитают особи, которые с большей вероятностью сохранятся при изменении окружающей среды».