Исследователи из Университета Цинциннати обнаружили, что знаменитые вьюрки Чарльза Дарвина бросают вызов тому, что долгое время считалось ключом к эволюционному успеху: генетическому разнообразию.
Изучение вьюрков на Галапагосских островах может изменить представление биологов-охранителей о видах с естественно фрагментированными популяциями, чтобы понять их потенциал исчезновения.
Выпускница Калифорнийского университета Хизер Фаррингтон и биологи Калифорнийского университета Кеннет Петрен и Люсинда Лоусон обнаружили, что генетическое разнообразие не является хорошим показателем того, выживут ли популяции вьюрков. Лабораторный анализ музейных образцов вековой давности Калифорнийского университета показал, что шесть из восьми вымерших популяций обладали большим генетическим разнообразием, чем аналогичные музейные образцы, потомки которых выживают сегодня. У большинства других видов низкое генетическое разнообразие является признаком упадка популяции.
Исследователи изучили 212 образцов тканей музейных экспонатов и живых птиц. Некоторые из музейных образцов для исследования были собраны самим Дарвином в 1835 году. Только одна из вымерших популяций, вид, называемый вьюрком-вегетарианцем, обладала меньшим генетическим разнообразием по сравнению с современными выжившими.
Лоусон сказал, что результаты объясняются тем фактом, что эти птицы могут мигрировать между популяциями.
В частности, исследователи полагают, что имеет место биологическое явление, называемое динамикой сток-источник, в котором более крупные популяции птиц с других островов выступают в качестве «источника» иммигрантов для островного населения, которое естественным образом сокращается, «стока».«Без этих иммигрантов естественная популяция на острове, вероятно, продолжала бы сокращаться до локального вымирания. Иммигранты имеют разнообразную генетику, потому что они прибыли с множества более здоровых островов, что придает этому борющемуся «поглотительному» населению раздутое генетическое разнообразие.
Петрен сказал, что результаты служат предупреждением о том, что генетика особей в фрагментированных популяциях может не рассказать всю историю о виде. И это важно для ученых, которые все чаще используют генетику для учета потока генов между популяциями при определении вероятности исчезновения исчезающих видов.
«Генетика обещает взять образцы у нескольких особей, чтобы понять всю популяцию. Но это предупреждающее замечание, что вы можете взять образец фрагмента. Вы можете быть введены в заблуждение», - сказал он.
Петрен занимается изучением птиц в течение 25 лет в Колледже искусств и наук им. Макмикена Калифорнийского университета. Он сказал, что 18 признанных видов вьюрков на острове необычны по другим причинам. По его словам, некоторые вьюрки, которые выглядят очень по-разному, на самом деле являются близкими родственниками. И похожие на вид вьюрки, которых орнитологи могут с трудом отличить, на самом деле находятся далеко друг от друга на эволюционном генеалогическом древе.
«Это парадокс. Если бы Дарвин полностью понимал, что происходит, это могло бы взорвать его мозг», - сказал Петрен. «Эти вьюрки - не первый пример, который вы бы выбрали, чтобы сформулировать идею о том, что виды могут меняться с течением времени, потому что закономерности изменений настолько сложны».
Исследование UC было опубликовано в августе в журнале Conservation Genetics после того, как впервые появилось в сети в апреле. Это предполагает, что генетическое разнообразие не может быть лучшим предиктором риска исчезновения для мобильных видов, таких как вьюрки, прыгающие по островам. Это потому, что более здоровые популяции могут вносить свой вклад в сокращающиеся.
Лоусон сказал, что такие факторы, как историческое разнообразие или возможность потока генов между популяциями, следует учитывать в дополнение к моментальному представлению, полученному генетическим анализом, для более полного понимания потенциала вида к исчезновению.
«Как правило, мы ожидаем, что популяции с высоким генетическим разнообразием будут иметь больший потенциал для долгосрочного выживания», - сказала она. «В то же время популяции с низким разнообразием с большей вероятностью вымрут, потому что это обычная картина, когда популяции сокращаются до нескольких особей. Удивительно, но мы обнаружили, что большинство вымерших популяций имели более высокое генетическое разнообразие».
Исследование частично спонсировалось Национальным научным фондом, Sigma Xi, Американским союзом орнитологов и Исследовательским отделом Калифорнийского университета.
Работа Дарвина «О происхождении видов» стала новаторской в нашем понимании эволюции путем естественного отбора. «Выживает сильнейший» - расхожая фраза и краткое описание любого соревнования.
Хотя сегодня ученые знают больше о том, как формируются новые виды, принципы, разработанные Дарвином, остаются основой эволюционной биологии, сказал Петрен.
"Конечно, генетика нова. Но фундаментальные принципы остаются в силе. Удивительно, как много его работы остается фундаментально верным сегодня", - сказал Петрен.