Новое исследование, опубликованное в журнале Science, ставит под сомнение устоявшиеся представления о том, как мы оцениваем генетический риск для исчезающих видов. Ученые проанализировали полные геномы сотен коал и обнаружили, что популяции, которые ранее считались наиболее уязвимыми, демонстрируют первые признаки генетической регенерации.
Биологи-экологи давно предполагали, что при резком сокращении популяции, так называемом эффекте бутылочного горлышка, генетическое разнообразие снижается, а риск вымирания возрастает из-за инбридинга и накопления вредных мутаций. Это исследование стало первым в мире доказательством того, что ситуация гораздо сложнее.
Масштабное секвенирование генома началось после того, как лесные пожары 2019–2020 годов на восточном побережье Австралии усилили опасения за будущее этого вида. «После пожаров 2019–2020 годов возникла острая необходимость в долгосрочном геномном исследовании коал, — говорит доктор Люк Сильвер, научный сотрудник Сиднейского университета. — Секвенировав 418 полных геномов, мы заложили основу для понимания того, как популяции коал эволюционируют с течением времени».
Анализ геномов показал, что популяции с более высоким генетическим разнообразием несут в себе больше вредных генетических мутаций и демонстрируют снижение эффективной численности популяции.
«Коалы — очень интересный объект для изучения. В разных регионах за популяциями ухаживают по-разному, а значит, их генетические особенности существенно различаются. В этой работе мы используем различия, чтобы проиллюстрировать общий принцип природоохранной геномики», — сказал доктор Коллин Аренс, главный научный сотрудник Cesar Australia.
«Удивительно, но именно популяции, пережившие серьезные исторические кризисы, расширяются, что приводит к накоплению новых мутаций и увеличению генетического разнообразия. Такой рост дает реальные генетические преимущества: меньше вредных генетических мутаций, повышенная адаптивная способность и ранние признаки генетической регенерации».
Управление популяциями коал в Австралии сопряжено с рядом проблем. Популяции на севере страны продолжают сокращаться, в то время как на юге их численность избыточна. В прошлом широко применялась практика переселения животных, но сейчас этот метод считается рискованным, сложным и дорогостоящим.
Популяции коал в штате Виктория долгое время считались генетически уязвимыми, поскольку большинство из них произошли от небольшого количества особей, выживших в результате резкого сокращения численности. Несмотря на то, что они сохранили генетические признаки этого события, новое исследование показывает, что многие из них восстанавливаются. Благодаря рекомбинации, естественному перераспределению генетических вариаций и накоплению новых вариантов вредные мутации сокращаются, а адаптационный потенциал увеличивается.
«Результаты свидетельствуют о восстановлении генетического разнообразия в этих популяциях, а не об их вымирании, — говорит доктор Аренс. — Это первое в мире доказательство того, что при принятии решений о сохранении видов нельзя полагаться на статичные показатели генетического разнообразия. Нужно понимать, в каком направлении эволюционируют популяции».
«На протяжении десятилетий мы рассматривали генетическое разнообразие как простой показатель риска вымирания, — говорит доктор Уикс. — Но эволюция — процесс динамичный. Понимание того, увеличивается, стабилизируется или сокращается популяция с течением времени, может быть не менее важным, чем оценка ее современного разнообразия».
Помимо коал, многие виды, находящиеся под угрозой исчезновения, столкнулись с проблемой «бутылочного горлышка», утратой среды обитания и стремительными изменениями окружающей среды. Исследование показывает, что оценка риска вымирания исключительно на основе статичных генетических показателей может привести к ошибочной классификации как опасности, так и возможности восстановления, и подчеркивает важность понимания процессов, происходящих на протяжении поколений.
[Фото: Desley Whisson/Cesar Australia]
