Тихоокеанские косатки страдают от инбридинга
Елена Клещенко, PCR.news
К 2100 году около трети видов на Земле могут исчезнуть или оказаться под угрозой исчезновения, в основном из-за антропогенного воздействия и изменения климата. Возникают генетические риски из-за малых размеров популяций и инбридинга, потеря генетического разнообразия ставит под угрозу приспособляемость к изменениям окружающей среды. Инбредная депрессия (снижение жизнеспособности, связанное с инбридингом) показала в экспериментах еще со времен Дарвина, однако исследовать это явление в дикой природе достаточно сложно. Интересные результаты получили исследователи из Китая и США для косаток северной части Тихого океана.
Косатки — одни из самых широко распространенных млекопитающих на планете. Этот вид включает в себя экотипы, которые различаются по ареалу, питанию, поведению и генетике. Так называемые южные резиденты Тихого океана питаются рыбой, а не млекопитающими, и обитают у берегов Северной Америки. Эта популяция с 1970-х годов насчитывала не более 100 особей, с 1990-х годов заметно сокращалась. Меры по сохранению косаток в северной части Тихого океана позволили восстановиться большинству других популяций, но не этой. Возникло предположение, что они могут страдать от инбредной депрессии.
Исследователи объединили записи о рождениях и смертях южных косаток за 50 лет с полногеномными последовательностями 100 косаток, как ныне живущих, так и умерших (геномные данные охватили 77% популяции, обитающей в данном районе после 2002 года, и около 90% живущих в настоящее время особей), а также 47 косаток из других районов северной части Тихого океана. Они обнаружили, что для южных резидентов более характерен инбридинг, чем для других косаток северной части Тихого океана. Инбридинг оценивался как доля генома, которая приходится на протяженные участки гомозиготности (ROH) — длинные гомозиготные сегменты хромосом, которые указывают на существование общих предков у родителей. У двенадцати особей уровень инбридинга был выше, чем при спаривании между двоюродными братьями и сестрами. Кстати, ранее было установлено, что более половины китят, рожденных после 1990 года, являются потомками всего двух китов-самцов.
Авторы оценили по генетическим данным эффективные размеры популяций для трех групп косаток с наибольшими размерами выборок. Этот показатель значительно снизился во всех группах 25–30 поколений назад (6-7 веков назад), но предковая популяция южных косаток, очевидно, была небольшой как в последнее время (в пределах 150 поколений), так и в исторической перспективе (10 000 лет назад).
Авторам удалось проследить связи между уровнем инбридинга и продолжительностью жизни, ежегодной выживаемостью, репродуктивной способностью самок.
Следующий важный вопрос, который они задали, — угрожает ли инбредная депрессия будущему южной популяции. Они создали модель, чтобы предсказать размер популяции в течение следующих 100 лет с эффектами инбредной депрессии и без них. В существующих условиях моделирование с инбредной депрессией предсказывает дальнейшее сокращение популяции и возможное вымирание, тогда как моделирование без инбредной депрессии — среднюю тенденцию роста популяции.
Избавить популяцию от инбредной депрессии может поток генов извне. Такая стратегия описана для редкого подвида флоридской пумы, который спасли самки техасской пумы. К сожалению, исследователи не обнаружили притока генов от особей, обитающих за пределами изучаемого региона, хотя ареалы популяций перекрываются. Потоку генов, вероятно, препятствует поведенческий барьер, и непонятно, как решить эту проблему. С другой стороны, еще 30 поколений назад популяция могла быть связана с другими; возможно, в будущем спорадическое восстановление таких связей снизит инбридинг.
Остаются внешние угрозы, которые снижали численность косаток в пришлом и до сих пор препятствуют ее восстановлению. Например, отлов в морские парки, который продолжался до конца 1970-х, самый большой ущерб нанес обсуждаемой популяции. Сократились запасы чавычи на Западном побережье — основной источник пищи для косаток. Кроме того, южная популяция страдает от антропогенных факторов, загрязнения воды, движения судов и шума. Поэтому улучшение условий по сравнению с существующими теоретически может способствовать восстановлению популяции.
Ограничение подхода, используемого авторами, заключается в том, что для оценки силы инбредной депрессии требуются данные об изменениях приспособленности вида. Для крайне редких таксонов такие данные недоступны, например, для находящейся под угрозой исчезновения калифорнийской морской свиньи вакита — возможно, осталось всего 10 особей этого вида. Вероятность восстановления вакита оценили в статье, первым автором которой была Жаклин Робинсон (именно она сейчас написала для Nature популярную новость о работе по косаткам). Модель, основанная на 20 полногеномных последовательностях вакита, показала, что у калифорнийской морской свиньи появится шанс, если браконьерский прилов будет прекращен, — даже несмотря на неизбежный инбридинг.
Источник: Kardos, M., et al. Inbreeding depression explains killer whale population dynamics. Nature Ecology & Evolution
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru