Давление отбора толкает растения к эволюционному обрыву

Новое компьютерное моделирование эволюции растений за последние 3000 лет, проведённое учёными из Университета Уорика и Института археологии UCL, выявило неожиданный предел того, насколько далеко полезные культуры можно «подтолкнуть» к адаптации, прежде чем они столкнутся с коллапсом популяции. Этот результат имеет серьёзные последствия для того, как фермеры, селекционеры и учёные могут помочь сельскому и садоводческому хозяйству реагировать на ускоряющееся изменение климата.

Исследование, опубликованное в журнале Evolutionary Genomics, противоречит распространённому мнению о том, что растения способны справляться с эволюционным давлением, требующим одновременных изменений в тысячах точек генома. Хотя такой отбор и имеет свою «стоимость» для популяции, считалось, что она приемлема.

Моделирование 3000 поколений однолетних сельскохозяйственных растений показало, что при слишком быстрых и масштабных изменениях растения упираются в «генетический обрыв». Вероятность выживания вида остаётся высокой, если давление отбора затрагивает до 50–100 признаков (локусов) одновременно. Однако при превышении этого порога почти неизбежно наступает необратимый коллапс популяции и вымирание.

Это открытие возвращает актуальность идеям эволюционного биолога Дж. Б. С. Холдейна, который одним из первых предположил существование относительно низкого предела количества признаков, которые могут находиться под давлением отбора, прежде чем популяция столкнётся с угрозой исчезновения.

Профессор Робин Аллаби отмечает важность выводов для понимания прошлого и будущего сельского хозяйства:

• Для прошлого: это ставит под сомнение модель быстрого перехода («Неолитическая революция») к земледелию. Результаты согласуются с данными археологии, указывающими на постепенное появление одомашненных культур и периоды коллапса сельского хозяйства. При медленном отборе и генетическом обмене с дикими популяциями признаки закреплялись слабее.
• Для будущего: выявленные пределы быстрых эволюционных изменений могут ограничить нашу способность выводить сорта, успевающие адаптироваться к стремительному изменению климата. Возможно, вместо того, чтобы «подталкивать» текущие культуры за их пределы, придётся быть более открытыми к изменению ассортимента выращиваемых растений.