Фрагментация популяций диких животных увеличивается в глобальном масштабе, и понимание текущей генетической структуры, генетического разнообразия и генетической связи является ключом к информированию будущего управления дикой природой и ее сохранения.
Это относится к популяциям горных львов, также известных как пумы или пумы, в Калифорнии, согласно новому исследованию, проведенному исследовательской группой Университета Вайоминга.
Большие пространства непрерывной среды обитания дают популяциям возможность поддерживать большое количество генных вариантов, называемых аллелями. Это аналог колоды карт. Если у вас есть 40 карт, вы способны укрывать больше типов карт, чем если бы у вас было 10», - говорит Кайл Густафсон, доцент кафедры генетики факультета биологии и гигиены окружающей среды Южного государственного университета Миссури, но который начал эту работу. в Лаборатории геномики дикой природы и экологии болезней Холли Эрнест в Университете Вашингтона: «Когда популяции изолированы, как и многие популяции пум, окруженные урбанизацией, единственный способ для них сохранить большое количество аллелей - это миграция. В противном случае естественный отбор и генетический дрейф в конечном итоге приведут к генетической однородности (фиксации) и скрещиванию между родственными особями (инбридингу).
Новое исследование под названием «Динамика генетического источника-приемника среди естественно структурированных и антропогенно фрагментированных популяций пум» было опубликовано 10 декабря в Conservation Genetics, журнале, который способствует сохранению биоразнообразия, предоставляя форум для данных и идеи, способствуя дальнейшему развитию этой области исследований. Вклад включает работы по таким дисциплинам, как популяционная генетика, молекулярная экология, молекулярная биология, эволюционная биология, систематика и криминалистика.
Густафсон - ведущий автор статьи. Эрнест, профессор программы UW по экологии и кафедры передового опыта штата Вайоминг по экологии болезней, был старшим автором и корреспондентом. Родерик Ганье, бывший научный сотрудник с докторской степенью в Департаменте ветеринарных наук Университета Вашингтона, был одним из авторов. «Это исследование заняло у моей лаборатории почти два десятилетия и могло быть выполнено только благодаря скоординированным усилиям Калифорнийского департамента рыбной и дикой природы, нескольких исследовательских институтов и нескольких некоммерческих организаций», - объясняет Эрнест.
Анализ показал, что горные львы в Калифорнии демонстрируют сильную популяционную генетическую структуру, а некоторые калифорнийские популяции имеют чрезвычайно низкий уровень генетического разнообразия, а некоторые демонстрируют такие же низкие оценки, как находящаяся под угрозой исчезновения флоридская пантера, еще одно распространенное название пумы. Девять генетических популяций пум были идентифицированы в Калифорнии и одна популяция в Неваде.
В ходе исследования 992 горных льва в Калифорнии и Неваде были генотипированы по 42 микросателлитным локусам. Микросателлиты представляют собой нейтральные генные мутации, то есть они не кодируют определенный признак, поэтому их мутации могут накапливаться, не причиняя вреда. Локусы - это разные места на хромосомах.
"Если бы вы могли представить каждую карту в стандартной колоде из 52 карт как уникальную мутацию, и если бы вы могли представить себе каждого горного льва, держащего карту, то вы могли бы увидеть, как мы могли бы сгруппировать определенных горных львов вместе", - объясняет Густафсон. «Например, мы могли бы свалить горных львов в одну кучу, если бы у них были красные карты, лицевые карты или определенный номер. Отслеживая множество мутаций ДНК и используя десятки гипотетических колод карт, мы можем определить общие мутации среди особей, а затем определить генетические популяции."
Поток генов критически важен для индивидуальной приспособленности и для эволюционного потенциала популяций, поскольку успешные мигрирующие животные могут разнообразить комбинации генов. Без потока генов небольшие популяции особенно подвержены инбридингу, генетическому дрейфу и повышенному риску исчезновения.
Значительные различия в генетическом разнообразии и эффективных размерах популяций среди населения Калифорнии и Невады, вероятно, связаны с различиями в антропогенных барьерах. Поток генов среди соседних популяций горных львов почти сведен на нет из-за автострад в густонаселенной Южной Калифорнии. В Неваде анализ показал, что у горных львов было меньше барьеров для потока генов и слабая дифференциация популяции, вероятно, потому, что у горных львов есть доступ к более смежным участкам суши с меньшим количеством людей..
«Горные львы способны путешествовать на большие расстояния, но мы обнаружили сильную генетическую структуру, указывающую на то, что места обитания горных львов в штате Калифорния не очень хорошо связаны», - говорит Эрнест.«Большинство исследований в масштабах штата в Северной Америке обнаружили слабую генетическую структуру, что еще раз указывает на то, что генетика горных львов в Калифорнии не является нормой и есть повод для беспокойства».
Результаты статьи имеют далеко идущие последствия для сохранения и управления горными львами и указывают на крупномасштабную фрагментацию в одном из самых биоразнообразных и быстро урбанизированных районов Северной Америки. Когда это возможно, правительственные учреждения и другие заинтересованные стороны должны учитывать взаимосвязь населения и предотвращать дальнейшую фрагментацию в результате человеческого развития как внутри, так и между группами населения.
«Наше исследование предоставляет специалистам по охране дикой природы важные данные об уровне популяции в двух штатах», - говорит Густафсон. «Некоторые популяции горных львов в штате Калифорния имеют низкое генетическое разнообразие, что вызывает обеспокоенность, и потенциально подвержены риску депрессии инбридинга. Без наших данных специалисты по охране дикой природы не знали бы, какие популяции подвержены риску и какие популяции могут помочь восстановить генетическое разнообразие, если нужный."
В исследовании также приняли участие исследователи из Южного государственного университета Миссури, Калифорнийского университета в Дэвисе, Университета Невады в Рино, Службы национальных парков (Национальная зона отдыха в горах Санта-Моника) и Калифорнийского департамента рыб и дикой природы.
Исследование финансировалось Департаментом парков штата Калифорния, Департаментом рыбы и дикой природы Калифорнии, Программой восстановления дикой природы и спортивной рыбы Службы рыболовства и дикой природы США, Управлением охраны природы, Агентством транспортного коридора Футхилл-Ист, округ Сан-Диего. Ассоциация правительств, Национальный научный фонд и Коалиция природных сообществ округа Ориндж. Кроме того, финансирование внесли следующие агентства: Фонд Сан-Диего, Фонд Анза Боррего, Фонд Макбет, Фонд кошачьих, Фонд Гордона и Бетти Мур, Региональный район открытого космоса Мидпенинсула, Центр прикладной популяционной экологии Восточной Сьерры и Институт исследований дикой природы..