Растения, любящие загрязнение, — ключ к предсказанию адаптации к изменениям среды

Изменения окружающей среды происходят так быстро, что дикие организмы не успевают за ними и сталкиваются с серьёзными проблемами. Однако некоторые организмы могут адаптироваться к новым условиям удивительно быстро. Предсказать, какие виды смогут быстро адаптироваться, далеко не просто, но неприметное прибрежное растение может стать ключом к пониманию этого процесса.

Добыча полезных ископаемых в индустриальную эпоху оставила тысячи участков в Великобритании и Ирландии с аномально высоким содержанием токсичных тяжёлых металлов в почве. Это загрязнение убивает большинство видов растений и часто оставляет после себя пустоши, которые не заселялись сотни лет.

Исследователи под руководством Бангорского университета показали, что обычный дикий цветок — смолёвка приморская (Silene uniflora) — смог быстро адаптироваться к этим токсичным участкам. Это произошло не один раз, а как минимум в трёх отдельных случаях в Уэльсе, Англии и Ирландии в течение 250 лет.

Алекс Пападопулос, старший преподаватель Бангорского университета, пояснил: «Эти растения обычно растут на скалах и галечных пляжах, но добыча ископаемых открыла для них новую нишу, которую другие растения не смогли освоить так быстро. Удивительно то, что, хотя прибрежные популяции не толерантны к тяжёлым металлам, географически изолированные популяции на рудниках по всей Великобритании и Ирландии смогли развить толерантность к металлам за несколько поколений».

Неожиданно геномные сравнения рудничных и прибрежных популяций показали, что общая генетическая основа адаптации является чрезвычайно сложной. Вместо того чтобы запускаться небольшим количеством ключевых генов (как мы видели при параллельной эволюции у коронавируса), быстрая адаптация у макроорганизмов может требовать небольших изменений в больших частях генома. Это существенно усложняет предсказание адаптации.

Некоторые виды могут адаптироваться очень быстро

Алекс Пападопулос добавил: «Хорошая новость в том, что некоторые виды могут очень быстро адаптироваться к вызовам, которые мы им бросаем. Если вид адаптировался к серьёзной проблеме в одной части своего ареала, весьма вероятно, что он сможет адаптироваться к аналогичной проблеме в другом месте — ему даже могут не понадобиться те же генетические варианты для успеха. Менее хорошая новость заключается в том, что при таком сложном геномном контроле быстрой адаптации предсказать, смогут ли виды адаптироваться, основываясь только на генетических данных, становится гораздо менее вероятным».

Соавтор Майк Фэй, старший руководитель исследований (Консервационная генетика, Королевские ботанические сады Кью), сказал: «Воздействие человека на окружающую среду — глобальное явление, и такие исследования, изучающие, как растения и другие организмы реагируют на возникающие проблемы, будут иметь решающее значение для понимания того, как можно поддерживать функционирование экосистем в меняющемся мире».