Генетическая история островных птиц: как ресурсы CARC помогли объяснить неожиданные находки
Кандидат наук Университета Нью-Мексико Итан Гилленхол использует геномный анализ для изучения сложных эволюционных процессов в популяциях островных птиц. Его исследования проводятся совместно с лабораториями Андерсена (UNM) и Мойла (Университет Канзаса).
В одной из недавних работ, опубликованной в Molecular Ecology, объясняется неожиданная генетическая находка у австралийских очковых монархов (Spectacled Monarch).
Видовая классификация животных сложнее, чем кажется. Иногда один вид разделяется на два при географической изоляции групп и адаптации к разным условиям — этот процесс (аллопатрическое видообразование) создаёт большое биоразнообразие. В других случаях виды могут смешиваться, образуя континуум.
Гилленхол изучает, как эти процессы происходят у птиц на островах и вокруг них. Геномный анализ выявил историю скрещивания между очковым монархом из Австралии и пятнистокрылым монархом (Spot-Winged Monarch) из Новой Гвинеи.
Анализ образцов очкового монарха показал любопытный факт: митохондриальная ДНК (мтДНК) некоторых особей не соответствовала их ядерной ДНК. Вместо этого у них была мтДНК пятнистокрылого монарха, что указывало на возможную историю межвидового скрещивания.
Чтобы объяснить это, команде лаборатории Андерсена потребовалось создать эталонную сборку (консенсусный референс) для целевых геномных регионов очкового монарха и родственных видов. Для сборки таких данных требуется огромный объём вычислительной памяти, поэтому расчёты проводились на высокопроизводительных узлах Xena в Центре перспективных исследовательских вычислений (CARC).
Хотя нельзя полностью исключить роль естественного отбора в возникновении этого генетического несоответствия, полученные данные согласуются с выводом о давнем скрещивании между двумя видами.
«Я считаю, что разделение Австралии и Новой Гвинеи произошло примерно 2–3 миллиона лет назад… а мтДНК, как мы это называем, была "захвачена" из популяции Новой Гвинеи в австралийскую популяцию примерно… 200–400 тысяч лет назад», — объясняет Гилленхол.
Другими словами, около 200–400 тысяч лет назад география региона (более низкий уровень моря во время плейстоценовых ледниковых циклов, обнаживший обширную сушу — шельф Сахул) позволила птицам из Новой Гвинеи скрещиваться с австралийскими. Это привело к появлению у некоторых очковых монархов мтДНК пятнистокрылого монарха, которая сохранилась в популяции до сих пор.
После этой публикации Гилленхол продолжил изучение островных птиц в рамках четырёх проектов, исследуя видовые различия на Соломоновых островах, вариации окраски оперения на Фиджи и влияние островной биогеографии на эволюционные изменения.
«Один из двух главных выводов как опубликованной, так и текущей работы заключается в том, что на островах возникает много форм, которые кажутся отдельными видами, но при возможности контакта они легко обмениваются генами, вплоть до слияния популяций. Другой вывод — проницаемость границ между этими видами, живущими на разных островах, чьи видовые границы, по сути, никогда не подвергались проверке», — резюмирует Гилленхол.