Как изменение климата влияет на генетическое разнообразие живых организмов? В исследовании, проведенном Charité - Universitätsmedizin Berlin, международная группа исследователей изучила геном альпийского сурка, остатка ледникового периода, который сейчас в больших количествах обитает на высокогорных альпийских лугах. Результаты были неожиданными: было обнаружено, что этот вид наименее генетически разнообразен среди всех изученных на сегодняшний день диких млекопитающих. Объяснение было найдено в генетическом прошлом сурков. Альпийский сурок потерял свое генетическое разнообразие во время климатических явлений, связанных с ледниковым периодом, и с тех пор не может восстановить свое разнообразие. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Current Biology..
Крупный грызун из семейства беличьих, альпийский сурок обитает в высокогорной гористой местности за линией деревьев. Международная группа исследователей успешно расшифровала геном животного и обнаружила, что отдельные протестированные животные генетически очень похожи. На самом деле генетическое разнообразие этого животного ниже, чем у любого другого дикого млекопитающего, чей геном был генетически секвенирован. «Мы были очень удивлены этим открытием. Низкое генетическое разнообразие в первую очередь наблюдается среди видов, находящихся под угрозой исчезновения, таких как, например, горная горилла. Однако численность альпийского сурка исчисляется сотнями тысяч, поэтому виды не считается подверженным риску», - объясняет профессор доктор Маркус Ральсер, директор Института биохимии Шарите и исследователь, несущий общую ответственность за исследование, одним из руководителей которого был Институт Фрэнсиса Крика.
Поскольку низкое генетическое разнообразие альпийского сурка нельзя было объяснить текущими привычками жизни и размножения животного, исследователи использовали компьютерный анализ, чтобы реконструировать генетическое прошлое сурка. Объединив результаты комплексного генетического анализа с данными окаменелостей, исследователи пришли к выводу, что альпийский сурок потерял свое генетическое разнообразие в результате множественных климатических адаптаций во время последнего ледникового периода. Одна из таких адаптаций произошла при заселении животными плейстоценовых степей в начале последнего ледникового периода (между 110 и 115 тысячами лет назад). Второй случай произошел, когда плейстоценовая степь снова исчезла к концу ледникового периода (между 10 000 и 15 000 лет назад). С тех пор сурки заселили высокогорные пастбища Альп, где температура близка к плейстоценовой степной среде обитания. Исследователи нашли доказательства того, что адаптация сурка к более низким температурам плейстоценовой степи привела к увеличению времени генерации и снижению скорости генетических мутаций. Эти разработки означали, что животные не могли эффективно восстанавливать свое генетическое разнообразие. Общие результаты показывают, что скорость эволюции генома у альпийских сурков исключительно низка.
Комментируя значение своих результатов, профессор Ральсер говорит: «Наше исследование показывает, что изменение климата может иметь чрезвычайно долгосрочные последствия для генетического разнообразия видов. Ранее это не было показано в таких четких деталях. «Когда вид демонстрирует очень небольшое генетическое разнообразие, это может быть связано с климатическими явлениями, которые произошли много тысяч лет назад», - добавляет он: «Примечательно, что альпийскому сурку удалось выжить в течение тысяч лет, несмотря на его низкое генетическое разнообразие. В конце концов, отсутствие генетической изменчивости может означать снижение способности адаптироваться к изменениям, делая пораженные виды более восприимчивыми как к болезням, так и к измененным условиям окружающей среды, включая изменения местного климата».
Подводя итоги исследования, проф. Ральсер объясняет: «Мы должны серьезно отнестись к результатам исследования, поскольку мы можем видеть подобные предупреждения из прошлого. В 19 веке странствующий голубь был одним из самых многочисленных видов наземных птиц в Северном полушарии, однако он был полностью стерт с лица земли всего за несколько лет. Не исключено, что свою роль в этом сыграло низкое генетическое разнообразие». Излагая свои планы дальнейших исследований, он добавляет: «Важным следующим шагом будет более тщательное изучение других животных, которым, например, альпийскому сурку, удалось пережить ледниковый период. Эти животные могут оказаться в ловушке в аналогичном состоянии низкого генетического разнообразия. В настоящее время оценки риска исчезновения того или иного вида в основном основаны на количестве животных, способных к размножению. Нам следует пересмотреть вопрос о том, должен ли это быть единственным критерием, который мы используем».
проф. Доктор Маркус Ральсер был назначен профессором биохимии имени Эйнштейна в Charité в мае 2018 года. Эксперт в области метаболизма, профессор Ральсер пришел в Charité, проработав некоторое время в Институте Фрэнсиса Крика в Лондоне и Кембриджском университете, где он руководил группами, занимающимися этой проблемой. исследование. Другие исследователи, участвовавшие в исследовании, были из Университета Шеффилда, Университета Билефельда, Института молекулярной генетики Макса Планка и других учреждений. Первоначально исследователи намеревались изучить геном альпийского сурка, чтобы лучше понять липидный метаболизм животного.