Новый метод для определения происхождения незаконно торгуемых шимпанзе

Исследователи, опубликовавшие статью в журнале Cell Genomics 1 июня, создали первый каталог геномного разнообразия находящихся под угрозой исчезновения шимпанзе в дикой природе. Каталог, включающий 828 образцов шимпанзе со всего ареала их обитания, предлагает детальную реконструкцию популяционной структуры шимпанзе и мелкомасштабные паттерны изоляции, миграции и связей. На основе этой информации исследователи разработали метод, позволяющий связать конфискованных шимпанзе с местом их происхождения с точностью до примерно 100 километров, с целью поддержки борьбы с незаконной торговлей шимпанзе и связанной с ними продукцией.

«Шимпанзе — исчезающий вид, численность которого резко сократилась в последние годы», — заявила Клаудия Фонтсере, первый автор исследования из Института эволюционной биологии (IBE). — «Наши усилия по описанию текущего геномного разнообразия этого вида — это попытка создать детальную карту связности между популяциями, которая может служить основой и руководством для природоохранных усилий».

Эта работа была бы невозможна без скоординированного сбора тысяч образцов фекалий шимпанзе в рамках Панафриканской программы (PanAf) в 48 локациях, а также многолетних усилий по разработке методологических стратегий для эффективного извлечения и обогащения доли ДНК хозяина в фекальных образцах. Фекальные образцы представляют технические сложности, так как содержат лишь небольшое количество деградировавшей ДНК шимпанзе, но они также имеют преимущества для изучения исчезающих видов, поскольку позволяют проводить масштабный сбор с минимальным вмешательством в жизнь животных. Эти подходы теперь можно применять для изучения многих других исчезающих приматов и видов.

«Поскольку мы используем секвенирование целой хромосомы с тысячами независимых маркеров, по сравнению с несколькими микросателлитными маркерами, мы получаем гораздо более широкий обзор генома, необходимый для уточнения и описания очень сложной эволюционной истории шимпанзе», — добавляет Томас Маркес-Боне, руководитель исследования из IBE. — «Впечатляет, что мы делаем это с помощью неинвазивных образцов, которые, в некотором смысле, являются лучшим из миров — ценным источником геномной ДНК, собранным таким образом, что с животными не нужно вступать в контакт или беспокоить их сверх присутствия исследователей в их среде обитания».

Поскольку ископаемые данные и древняя ДНК шимпанзе ограничены, единственный способ реконструировать их прошлое — это изучение ныне живущих особей. Ученые признают четыре подвида шимпанзе, но вопросы об их взаимоотношениях оставались. Существовали давние вопросы о том, насколько связаны эти подвиды и были связаны друг с другом.

Чтобы изучить эти вопросы, Фонтсере и коллеги получили частичную геномную информацию из более чем 800 неинвазивно собранных фекальных образцов диких шимпанзе со всего их современного ареала. Они сосредоточили внимание на хромосоме 21 — наименьшей контигуальной ядерной последовательности в геноме шимпанзе и источнике большого объема данных геномного секвенирования для выведения популяционной структуры шимпанзе.

«Только благодаря нашему методу отбора проб мы обнаружили примерно на 50% больше новых генетических вариантов на хромосоме 21, чем предыдущие исследования», — сказала Фонтсере. — «Наш набор данных был ключевым для понимания недавнего и прошлого потока генов между популяциями, где предыдущие пробелы в отборе образцов препятствовали их изучению. Кроме того, он позволил нам описать, были ли популяции изолированы недавно или же это было историческое событие. Охарактеризовав геномные особенности каждого сообщества или популяции, мы также создали карту, связывающую геномную информацию с географическим местоположением, что позволило нам разработать стратегию для определения географического местоположения особей шимпанзе».

Ранее было секвенировано всего 59 полных геномов шимпанзе с ограниченной информацией об их происхождении. Также существуют большие наборы данных из тысяч геопривязанных фекальных образцов, но они представляют собой лишь очень небольшие фрагменты всего генома. С помощью этих новых образцов и геномных данных исследователям удалось заполнить предыдущие пробелы в распределении восточных и центральных шимпанзе.

Фонтсере отмечает, что они также получили более детальное понимание генетической дифференциации четырех признанных подвидов шимпанзе. Они обнаружили связь между исторической популяционной структурой, барьерами генетической непрерывности между популяциями шимпанзе и географическими барьерами, такими как реки и озера.

«Мы смогли показать, используя разные анализы, которые рассматривают очень древнюю и более recent variation, что история шимпанзе сложна, очень похожа на историю нашего собственного вида», — говорит Мими Аранджелович, со-руководитель исследования из Института эволюционной антропологии Макса Планка. — «Подвиды шимпанзе действительно были разделены в прошлом, но с тех пор также испытывали генетический обмен между популяциями. Это хорошо объясняет, почему разные исследования, направленные на реконструкцию разных ancestral periods, пришли к разным выводам об эволюционной истории шимпанзе».

Среди многих других выводов, данные также выявили обширную связность у западных шимпанзе.

«Это чрезвычайно важно для их сохранения и действительно свидетельствует о том, что связность между лесами по всей Западной Африке, особенно в северном регионе, должна быть сохранена для защиты этих популяций и подвида», — сказал Маркес-Боне.

Исследователи заявляют, что начинают применять разработанные для шимпанзе методы к другим человекообразным обезьянам и приматам. Их находки у шимпанзе подтверждают, что фекальные образцы, хотя и сложнее, чем образцы крови, являются хорошим источником ДНК хозяина для любого вида.

PanAf также продолжает анализировать данные, собранные за восемь лет в 18 странах Африки, на более чем 40 временных и долгосрочных исследовательских и природоохранных площадках. Цель — понять эволюционные и экологические движущие силы культурного и поведенческого разнообразия шимпанзе. Все желающие могут помочь, аннотируя видео в рамках гражданского научного проекта: www.zooniverse.org/projects/sa … ledore/chimp-and-see.