После 10 000 лет инбридинга генетическое здоровье исчезающих нелетающих попугаев Новой Зеландии удивительно хорошее
До появления людей в Новой Зеландии численность какапо, находящегося под угрозой исчезновения нелетающего попугая, вероятно, составляла сотни тысяч. К 1995 году их количество сократилось до 51 особи, включая 50 птиц, изолированных на крошечном острове Стьюарт, и одного самца по имени Ричард Генри на материке. Сегодня популяция выросла примерно до 200 особей.
Первое полногеномное секвенирование вида принесло удивительно хорошие новости: несмотря на 10 000 лет изоляции на острове и инбридинга, какапо, по-видимому, потеряли потенциально вредные мутации, а не накопили их. Фактически, у них теперь меньше вредных мутаций, чем было у вымерших материковых популяций. Анализ, проведенный исследователями из Швеции и Новой Зеландии, опубликован 8 сентября в журнале Cell Genomics.
"Несмотря на то, что какапо — одна из самых инбредных и исчезающих птиц в мире, у нее гораздо меньше вредных мутаций, чем ожидалось", — говорит Николя Дюссекс из Центра палеогенетики и Стокгольмского университета.
Выжившая популяция на острове Стьюарт была изолирована примерно 10 000 лет. За это время вредные мутации были удалены естественным отбором в процессе, называемом "очисткой" (purging), чему, возможно, способствовал инбридинг.
"В небольших популяциях этот тип вредных мутаций может приводить к генетическим заболеваниям. Наше открытие сниженного числа вредных мутаций важно, поскольку означает, что инбридинг в современной популяции, вероятно, будет иметь менее серьезные последствия, чем мы изначально думали", — добавляет Лав Дален из Центра палеогенетики и Шведского музея естественной истории.
В исследовании представлен первый полногеномный анализ какапо, включая высококачественную сборку генома. Ученые секвенировали и проанализировали 49 геномов какапо: 35 от представителей выжившей островной популяции и 14 от вымершей материковой.
Теория предполагает, что в малых популяциях вредные мутации могут накапливаться, повышая риск вымирания. Однако также возможно, что вредные генетические варианты, проявившиеся из-за инбридинга, могут быть устранены естественным отбором (очисткой). Новое исследование показывает, что для какапо верен второй сценарий.
Полученные данные можно использовать на практике для защиты и роста оставшейся популяции. Например, геномные данные помогут выбрать особей для разведения, наиболее полезных для будущих поколений.
"Мы показываем, что у единственного выжившего материкового самца, Ричарда Генри, больше вредных мутаций, чем у птиц с острова Стьюарт. Следовательно, существует риск распространения этих мутаций в будущих поколениях", — отмечает Дален.
С другой стороны, Ричард Генри генетически уникален и может нести полезное генетическое разнообразие. Это означает необходимость тщательного взвешивания всех "за" и "против". Важно внимательно следить за здоровьем и геномами его потомства, чтобы не допустить интродукции вредных мутаций в островную популяцию.
Результаты по какапо важны и для других исчезающих видов с малыми популяциями.
"Наши результаты — хорошая новость не только для какапо, но и для сохранения других высокоинбредных и изолированных видов. Они показывают, что при некоторых обстоятельствах малые популяции могут выживать, даже будучи изолированными сотни поколений", — говорит Брюс Робертсон из Университета Отаго, 25 лет изучающий генетику какапо.
"Хотя вид все еще находится под критической угрозой, этот результат обнадеживает. Он показывает, что со временем было утрачено большое количество генетических дефектов, и высокий инбридинг сам по себе не обязательно означает обреченность вида на вымирание. Это дает надежду на долгосрочное выживание какапо и других видов с похожей историей популяции", — заключает Дюссекс.
Исследователи планируют изучить другие крайне инбредные виды птиц и млекопитающих, чтобы выяснить, является ли случай какапо редким исключением или же большинство исчезающих видов все же склонны накапливать вредные мутации.