Раннее начало зимы вызывает эволюцию в сторону уменьшения размеров снежных полёвок в Граубюндене

Исследователям из Цюрихского университета удалось задокументировать крайне редкий случай эволюционной адаптации «в действии» среди диких снежных полёвок (Chionomys nivalis) в окрестностях Кура. Селекционное давление, вызванное несколькими последовательными зимами с ранним снегопадом, привело к генетическому уменьшению массы тела. Причина: более мелкие полёвки полностью вырастают к тому времени, когда погодные условия ухудшаются.

Более лёгкие снежные полёвки приспособленнее, а не более крупные

Учёные изучают популяцию снежных полёвок в их альпийском местообитании над Курвальденом (кантон Граубюнден, Швейцария) на высоте около 2000 метров с 2006 года. Они смогли продемонстрировать, что полёвки генетически изменились всего за несколько поколений. «Но вопреки нашим ожиданиям, они не стали крупнее, — говорит руководитель исследования Эрик Постма. — Вместо этого адаптивная эволюция подтолкнула полёвок к уменьшению размеров и массы».

В принципе, более крупные снежные полёвки лучше приспособлены: у них выше способность к выживанию и размножению. Однако, несмотря на эту положительную корреляцию на фенотипическом уровне, на генотипическом уровне была очевидна обратная причинно-следственная связь. «Полёвки, чей генетический состав приводил к меньшей массе тела, были наиболее приспособленными, особенно в те годы, когда первый зимний снег выпадал раньше обычного», — объясняет биолог. Это может быть связано с тем, что более лёгкий молодняк с большей вероятностью достигает своего окончательного размера до ухудшения погоды и наступления зимы.

Количественные генетические модели раскрывают более точную картину отбора

Если бы учёные ограничили свои наблюдения исключительно фенотипическими признаками, такими как размер и масса тела, этот редкий пример «эволюции в действии» в дикой природе остался бы скрытым. Ведь за то же десятилетие численность снежных полёвок в популяции одновременно сокращалась, поэтому пищи на каждое животное стало больше. В свою очередь, это экологическое изменение компенсировало генетическое изменение и привело к тому, что средняя масса оставалась постоянной. Только разделив роль генов и окружающей среды, биологи смогли разглядеть это фенотипическое «маскирование».

На основе образцов ДНК они сначала восстановили генеалогию популяции полёвок и, следовательно, то, как животные были связаны между собой. Затем с помощью статистических моделей и количественной генетики они определили, как со временем менялись гены, ответственные за массу тела. Этот подход выявил эволюционное давление в пользу молодых животных, которые раньше достигают максимального размера тела. «Мы предполагаем, — добавляет Постма, — что климатическая флуктуация — несколько последовательных лет с ранним снегопадом — является селекционным давлением, стоящим за этой эволюционной адаптацией».

Адаптивная эволюция в ответ на климатические изменения ранее недооценивалась

Ни селекционное давление, ни эволюционный ответ не могли быть выявлены методами, используемыми в большинстве исследований, которые изучают, как дикие популяции реагируют на изменения окружающей среды и которые в основном сосредоточены на изменениях фенотипа. В диких популяциях отсутствие генетической перспективы может привести к ошибочному пониманию того, как связаны причины и следствия естественного отбора. Как следствие, важность адаптивной эволюции в популяциях растений и животных, возможно, до сих пор недооценивалась, особенно когда речь идёт об адаптации в ответ на быстрые антропогенные изменения окружающей среды.