Кредит: Unsplash/CC0 Public Domain
Многие крупные млекопитающие утратили генетическое разнообразие, часто из-за действий людей, сокращающих их популяции. Последствия могут быть серьезными, поскольку без генетического разнообразия у популяции нет «генетической базы данных», на которую можно было бы опереться, чтобы адаптироваться к изменениям окружающей среды.
Пиренейская рысь (Lynx pardinus) не чужда этому сокращению разнообразия. Человеческая деятельность привела к тому, что популяция достигла опасно низкой численности, оставив ее с сокращающимся генетическим пулом. Эта потеря угрожает способности рыси адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды, подвергая риску ее выживание.
Исследования нашей команды показывают, как иберийская рысь скрещивалась со своим двоюродным братом, евразийской рысью (Lynx lynx) за последние несколько тысяч лет. Это смешение могло повысить генетическое разнообразие иберийской рыси. Это решающий фактор для ее выживания, особенно с учетом того, что вид сталкивается с таким неопределенным будущим.
Низкое генетическое разнообразие может привести к «инбридинговой депрессии», когда близкородственные животные размножаются и производят потомство, которое менее приспособлено к выживанию. В крайних случаях это может поставить целые популяции или даже виды на грань вымирания.
Чтобы повысить генетическое разнообразие популяций, находящихся на грани, защитники природы иногда прибегают к «генетическому спасению». Это включает в себя введение особей из разных популяций в надежде, что они будут размножаться с местными животными, что сократит инбридинг и увеличит генетическое разнообразие.
Хотя эта стратегия может быть эффективной, она не лишена рисков. Введение животных, которые слишком генетически отличаются, может нарушить или ослабить полезные черты, потенциально нанося вред способности популяции выживать и размножаться. Это явление известно как «депрессия аутбридинга». Несмотря на эти риски, генетическое спасение остается ценным инструментом в деле сохранения, хотя к нему часто подходят с осторожностью.
Одним из самых серьезных случаев сокращения генетического разнообразия является иберийская рысь, когда-то самый уязвимый вид кошек в мире. В основном она встречается в некоторых частях Испании и Португалии.
Спасение и восстановление
Сегодня иберийская рысь восстанавливается после почти полного исчезновения. В переписи 2023 года было зарегистрировано более 400 репродуктивных самок. Это огромный рост по сравнению с 25 в 2002 году. Этот поворот во многом обусловлен амбициозной программой сохранения за последние два десятилетия, включающей скоординированные программы разведения и реинтродукции.
Частично этот успех обусловлен эффектом «генетического спасения», когда смешивание двух оставшихся генетически различных популяций помогло повысить генетическое разнообразие вида. Несмотря на этот прогресс, иберийская рысь все еще сталкивается со значительными проблемами. Популяция далека от достижения минимума в 1100 репродуктивных самок, необходимых для того, чтобы считаться генетически жизнеспособной. Таким образом, ее генетическое разнообразие остается одним из самых низких из когда-либо зарегистрированных.
Дальнейшее генетическое спасение может стать решением для повышения разнообразия. Но есть одна загвоздка — в мире не существует других популяций иберийской рыси, которые могли бы служить источником нового генетического материала.
Древнюю ДНК можно извлечь из исторических останков или субфоссильных (животных, которые недостаточно древние, чтобы считаться настоящими ископаемыми, но и не считаются современными) образцов. Изучая их, ученые могут получить ценную информацию о генетическом прошлом видов, предлагая резкое сравнение с их современными аналогами.
В 2015 году наша коллега Мария Лусена-Перес впервые посетила лабораторию другого нашего коллеги, Михаэля Хофрейтера, в Германии, чтобы получить самые первые данные о полном геноме из древних костей иберийской рыси. Извлечение древней ДНК из костей — это высокоспециализированный процесс, требующий специальных чистых помещений для предотвращения загрязнения современной ДНК.
Работая вместе, наша команда успешно извлекла ядерную ДНК из трех древних образцов иберийской рыси. Двум из них было около 2500 лет. Третьему более 4000 лет. Это был первый случай, когда ядерная ДНК была извлечена из древней иберийской рыси. Достижение Марии значительно продвинуло наше понимание того, как генетический состав иберийской рыси развивался на протяжении тысяч лет.
Наша команда проанализировала и сравнила ДНК с ДНК современной иберийской рыси. К нашему удивлению, древняя рысь показала даже меньшее генетическое разнообразие, чем ее современные потомки. Учитывая резкое сокращение их популяции за последние несколько столетий, это открытие было и неожиданным, и загадочным.
Скрещивание видов
Недостающий элемент головоломки появился с открытием того, что современные популяции иберийской рыси разделяют больше генетических вариантов с близкородственной евразийской рысью, чем их древние аналоги. Это говорит о том, что два вида успешно скрещивались в течение последних 2500 лет, увеличивая генетическое разнообразие сегодняшней иберийской рыси.
Эти результаты согласуются с обширными геномными доказательствами древнего потока генов от евразийской рыси в геном иберийской рыси. Хотя сегодня эти два вида не разделяют одни и те же места обитания, когда-то они сосуществовали на Пиренейском полуострове и, возможно, на юге Франции и севере Италии. Такая ситуация предоставила бы множество возможностей для скрещивания.
Потенциал для этих двух видов естественной встречи и размножения снова растет, поскольку их ареалы продолжают расширяться. Это может открыть новые возможности для генетического разнообразия в будущем.
Появление анализа полного ядерного генома за последние 30 лет выявило многочисленные случаи межвидового скрещивания, например, между белыми медведями и бурыми медведями. Это говорит о том, что случай с рысью не так уж необычен. Но иберийская рысь выделяется как первый задокументированный пример, когда межвидовое скрещивание значительно увеличило генетическое разнообразие всего вида.
Мы до сих пор не до конца понимаем точный эффект этого генетического усиления, в частности, улучшило ли оно приспособленность и выживаемость популяции. Одна интригующая возможность заключается в том, что иберийская рысь сумела сохраниться, несмотря на свое крайне низкое генетическое разнообразие, благодаря повторяющимся генетическим спасениям со стороны евразийской рыси.
Хотя предстоит узнать еще больше, наше исследование предлагает неожиданный, но важный пример для более широкого обсуждения генетического спасения. Если мы сможем лучше предсказать вероятность инбридинга и депрессии аутбридинга при скрещивании, мы сможем эффективнее использовать генетическое спасение в качестве инструмента сохранения в условиях продолжающегося кризиса биоразнообразия.
Предоставлено The Conversation
