Бутылочное горлышко
По разным данным, до начала истребления в Австралии обитало от нескольких миллионов до 10 миллионов коал. Только за период с 1888 по 1927 год было истреблено не менее восьми миллионов зверьков ради меха, что поставило вид на грань полного исчезновения. К 1920-м годам в австралийском штате Виктория оставалось всего от 500 до 1000 особей.
Ученые опасались, что генетическое разнообразие потеряно навсегда, а значит, вид не сможет адаптироваться к болезням и изменениям среды. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Science, показало, что популяция коал в Виктории не только восстановилась численно, но и вернула утраченное генетическое разнообразие благодаря уникальному механизму рекомбинации ДНК.
Чтобы спасти вид от вымирания, в начале XX века несколько уцелевших коал переселили в островные заповедники. К середине века их потомков начали возвращать на материк, и к 2020 году популяция в Виктории достигла почти полумиллиона особей. Однако генетическое разнообразие оставалось крайне низким — все коалы происходили от очень небольшого числа предков. Ученые считали, что такое «генетическое бутылочное горлышко» делает вид уязвимым перед болезнями и изменениями среды.
Рекомбинация как ключ к выживанию
Международная группа исследователей под руководством Коллин Аренс из независимой исследовательской компании Cesar Australia в Мельбурне решила проверить, действительно ли генетическое разнообразие коал потеряно безвозвратно. Они проанализировали геномные данные 418 особей из 27 популяций в трех австралийских штатах: Виктории, Квинсленде и Новом Южном Уэльсе.
Результаты оказались неожиданными. В Виктории, несмотря на низкое генетическое разнообразие предков, популяция демонстрировала удивительные признаки восстановления. Ученые обнаружили, что быстрое увеличение численности привело к росту числа событий рекомбинации — процесса, при котором ДНК двух родителей перемешивается, создавая новые комбинации генов у потомства.
«Если мы включим рекомбинацию в наш анализ, то популяции коал в Виктории восстанавливаются таким образом, о котором мы раньше не сообщали», — пояснила Аренс. По ее словам, в большой популяции размножается больше особей, а значит, происходит больше рекомбинационных событий. Со временем естественный отбор закрепляет полезные комбинации и отсеивает вредные.
Иная картина сложилась в Квинсленде и Новом Южном Уэльсе. Эти популяции долгое время считались генетически более сильными, поскольку сохранили большее разнообразие. Однако анализ показал, что их эффективная численность — количество особей, участвующих в размножении — неуклонно сокращается.
В сокращающихся популяциях происходит меньше событий размножения, а значит, гены не могут так быстро создавать новые комбинации. У рекомбинации гораздо меньше возможностей для генерации и распространения выгодных комбинаций, — уточнила Аренс.
Эволюционный биолог Мэтью Кроутер из Сиднейского университета добавил, что популяции в этих штатах страдают от потери и фрагментации среды обитания, урбанизации и болезней. В результате, несмотря на изначально более высокое генетическое разнообразие, у них накапливается все больше потенциально опасных мутаций.
Новый взгляд на сохранение видов
Исследование предлагает принципиально новый подход к оценке состояния популяций. Вместо традиционного учета генетического разнообразия авторы предлагают обращать внимание на эффективный размер популяции и интенсивность рекомбинации.
«Исследование дает представление о том, как интегрировать генетические и эволюционные знания в планирование природоохранных мероприятий», — подытожил Мэтью Лотт, генетик из Австралийского музея в Сиднее. Он уверен, что это поможет специалистам выявлять популяции, находящиеся под генетическим риском исчезновения, и предотвращать катастрофу до того, как она станет неизбежной.
«Это относительно новый пример того, как в эпоху геномики мы можем использовать большие данные для решения действительно тонких вопросов эволюционного восстановления и демографических процессов у видов, находящихся под угрозой исчезновения», — резюмировал ученый.
