Как техасские пумы спасли флоридскую пантеру
Учёные впервые составили полную картину генома флоридской пантеры. Эта работа может помочь защите этой исчезающей популяции и других видов под угрозой.
Флоридские пантеры — единственная задокументированная популяция пум (Puma concolor) к востоку от реки Миссисипи.
В середине 1990-х годов флоридские пантеры переживали тяжёлые времена. Их малая численность (менее 30 особей в дикой природе) делала инбридинг неизбежным, что привело к характерным проблемам со здоровьем, возникающим при спаривании особей со схожим генетическим фоном. Среди животных были распространены сердечная недостаточность, неопущение яичек, патогенные заболевания и паразиты. Поэтому биологи ввели восемь самок техасских пум в Южную Флориду, надеясь, что генетическое разнообразие укрепит будущее флоридских пантер.
В новом исследовании учёные использовали передовые компьютерные методы для анализа геномов флоридских пантер, техасских пум и их потомства, чтобы лучше понять, как программа по введению новых особей в середине 1990-х повлияла на генетическое разнообразие флоридских пантер.
Среди их находок: генетическое разнообразие утроилось.
«Флоридские пантеры были в беде из-за инбредной депрессии. Это как в человеческой истории с королевскими семьями, где спаривание с близкими родственниками увеличивает риск проявления вредных мутаций ДНК и снижает способность к выживанию и размножению», — сказал ведущий автор Александр Очоа, постдокторант кафедры эволюции, экологии и биологии организмов Университета штата Огайо.
Исследование опубликовано в журнале G3: Genes, Genomes, Genetics.
Пять из пум, введённых в 1990-х, произвели на свет не менее 20 детёнышей. Сегодня более 230 известных особей пантер — многие из них потомки этой программы — обитают в Южной Флориде, в основном в национальном парке Эверглейдс и национальном заповеднике Биг-Сайпресс.
Очоа и его коллеги изучили ДНК 10 животных — смесь флоридских пантер, техасских пум и их непосредственного потомства. Они сравнили генетику животных, ища закономерности, которые рассказали бы о том, что произошло при смешении популяций.
«Это говорит нам многое о генетической основе этой знаковой истории успеха в сохранении вида. Обнаруженное нами генетическое разнообразие оказалось намного больше, чем считали некоторые учёные ранее, и, вероятно, способствовало восстановлению флоридских пантер после введения техасских пум», — сказал Очоа.
В середине 1990-х около 21% флоридских пантер имели порок сердца — дефект межпредсердной перегородки, а более 60% самцов страдали от крипторхизма (неопущения яичек), что представляло серьёзную угрозу для выживания популяции. В последние годы эти показатели снизились до 7% и 3% соответственно.
Очоа и его коллеги также идентифицировали 17 генов, связанных с совершенствованием сенсорных способностей у пум, в первую очередь — с улучшением зрения. Они также обнаружили, что количество генов, связанных с обонянием животных, уменьшилось.
«Мы считаем, что существует компромисс между развитием генов, связанных с обонянием, и развитием генов, связанных со зрением, потому что пумы — ночные охотники», — пояснил Очоа.
Исследователи надеются, что эта работа поможет защитникам природы понять, как генетическое разнообразие может влиять на популяции животных, находящихся под угрозой. Обнаруженные генетические детали также потенциально могут помочь в ветеринарной и человеческой медицине. Для популяции флоридской пантеры генетическая карта, представленная в этом исследовании, может помочь в обнаружении вредных мутаций ДНК.
«Возможно, потребуется вмешательство, чтобы снизить частоту этих мутаций и не допустить возрождения признаков, вредных для популяции», — сказал Очоа.
Его следующее исследование будет сосредоточено на конкретном вкладе техасских пум в генофонд флоридской пантеры. Эта работа должна прояснить, какие введённые гены были полезными, а какие — вредными для популяции.
«Введение техасских пум имело смысл, так как они были географически ближайшей живой популяцией пум и обладали потенциалом для восстановления генетического разнообразия флоридской пантеры. Но эта деятельность также могла нести некоторые риски из-за смешения особей с адаптациями к конкретным средам. Мы хотим лучше понять, что произошло с флоридскими пантерами на генетическом уровне».