Сегодня в журнале открытого доступа GigaScience была опубликована статья, представляющая собой первую попытку охватить весь геномный ландшафт всех ныне живущих видов пингвинов. Консорциум Penguin Genome Consortium, объединяющий исследователей из Китая, Дании, Новой Зеландии, Австралии, Аргентины, Южной Африки, Великобритании, США, Франции и Германии, создал 19 последовательностей генома пингвинов с высоким охватом, которые вместе с двумя ранее опубликованными геномами, охватывают все выжившие виды пингвинов. Это обширное исследование предоставляет беспрецедентный объем информации, охватывающей весь биологический порядок, что будет способствовать исследованиям в самых разных областях, от эволюции до воздействия деятельности человека и изменений окружающей среды.
Пингвины представляют собой разнообразный отряд видов, которые охватывают Южное полушарие, начиная от Галапагосских островов на экваторе и заканчивая океаническими умеренными лесами Новой Зеландии и скалистыми береговыми линиями субантарктических островов, наконец, достигая морской лед вокруг Антарктиды. Эта культовая группа птиц превратилась из летающих морских птиц в мощных нелетающих морских ныряльщиков. Благодаря своей особой коже и перьям, а также улучшенной системе терморегуляции они могут обитать в окружающей среде от экстремально холодных антарктических морских льдов до тропических Галапагосских островов.
Эти птицы также служат образным образом «канареек в угольной шахте»; предупреждение об изменении окружающей среды и климата. Многие популяции пингвинов в последние десятилетия испытали быстрое сокращение, причем у некоторых наблюдалось резкое сокращение популяции, например, исчезновение популяции королевских пингвинов, которая сократилась на 88% всего за 3 десятилетия. И, по прогнозам, в ближайшем будущем исчезнет еще больше видов пингвинов. Сокращение популяции было связано с потеплением климата, ухудшением состояния окружающей среды, эксплуатацией морской среды, приловом рыболовства, загрязнением и появлением экзотических хищников. Таким образом, пингвины стали объектом многих исследований по мониторингу экосистем. Наличие высококачественных последовательностей геномов всех существующих видов пингвинов служит выдающимся новым ресурсом для понимания конкретных причин сокращения популяции видов.
Автор Тереза Коул из Университета Отаго в Новой Зеландии так говорит об этой работе: «Историю популяции различных видов пингвинов можно увидеть в их геноме. климатические явления, чтобы предсказывать тенденции изменения популяции в соответствии с сценариями изменения климата в будущем. Это исследование поможет нам понять, как будущее изменение климата может повлиять на другие виды, и поможет нам разработать стратегии сохранения».
Как и в случае с дарвиновскими вьюрками, изучение излучения 20 видов пингвинов представляет собой аналогичный поучительный пример для исследования уникальных морфологических и физиологических адаптаций пингвинов. Консорциум также секвенирует геномы недавно вымерших таксонов пингвинов, а также проводит популяционные геномные исследования с использованием нескольких геномов каждого вида.
Старший автор Гоцзе Чжан из Копенгагенского университета, BGI и Куньминского института зоологии говорит об этом: «Предок пингвинов подвергся быстрому облучению, что привело к нынешнему примерно 20 существующим видам, сопровождаемым многими древними линиями, которые сейчас Таким образом, излучение пингвинов представляет собой прекрасный пример для изучения видообразования».
Были проблемы с логистикой, чтобы заполучить высококачественные образцы всех этих видов, поскольку многие из них происходят из самых негостеприимных и отдаленных уголков земного шара. Однако дополнительная проблема была скорее культурной, чем технической. Процесс, с помощью которого этот консорциум решал эти деликатные вопросы, служит моделью для укрепления доверия и сотрудничества с культурами, которые имеют не менее важные связи с другими местными видами.
Соавтор Брюс МакКинли из Департамента охраны природы Новой Зеландии подчеркивает это, говоря: «Исследования генома в Новой Зеландии в настоящее время перемещаются в новые культурные контексты, особенно для пингвинов, которые являются таонга или ценным имуществом маори. Таким образом, наш консорциум провел тщательные консультации с местными жителями, чтобы секвенировать геномы шести новозеландских видов таонга. Мы считаем, что эти геномы будут важны для культурного контекста».
Целью первого этапа проекта Penguin Genome Consortium было исключительно секвенирование высококачественных геномов, но первоначальные проверочные исследования показали, что эти геномы уже дают ценную информацию об эволюционной истории пингвиньего древа жизни и эволюционные закономерности их приспособления к Антарктиде. Например, исходное филогенетическое древо, представленное в этом исследовании, показывает, что пингвины неоднократно адаптировались к Антарктиде.
Этот и дальнейший сравнительный и эволюционный геномный анализ в настоящее время проводятся, и консорциум генома пингвинов приветствует новых членов, заинтересованных в присоединении к открытому консорциуму и внесении вклада в эту работу. Хотя эта работа все еще продолжается, был предоставлен ранний доступ к данным о 19 геномах пингвинов, а исследователи просят группы, намеревающиеся использовать эти данные для аналогичных межвидовых сравнений, следовать давно действующим правилам Форт-Лодердейла и Торонто.