Морские выдры имеют низкое генетическое разнообразие, что может поставить под угрозу их здоровье как вида, обнаружила группа ученых-биологов под руководством Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Полученные результаты имеют значение для сохранения редких и исчезающих видов, у которых низкое генетическое разнообразие может увеличить шансы на вымирание.
Генетическое разнообразие - это мера того, сколько различий существует в геноме между людьми в популяции. Большие популяции, как правило, обладают высоким генетическим разнообразием (много различий между особями), в то время как небольшие популяции теряют большую часть этого разнообразия, в результате чего особи генетически более похожи друг на друга.
Низкий уровень генетического разнообразия морской выдры подобен исчезающим видам, таким как гепард и тасманский дьявол, говорит ведущий автор Аннабель Бейхман, аспирант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в области экологии и эволюционной биологии. Она и ее коллеги реконструировали эволюционную историю выдры и оценили уровень ее генетического разнообразия, историю изменений численности ее популяции и уровни потенциально опасных генетических вариаций..
Биологи обнаружили доказательства потенциально опасной генетической изменчивости и спаривания между близкородственными предками в геноме морской выдры - закономерность, которая характерна для вымирающих видов с небольшой численностью популяции. Команда проанализировала геном Гиджет, самки морской выдры из аквариума Монтерей-Бей, которая умерла в этом году, а также геном южноамериканской гигантской выдры в качестве эволюционной точки сравнения. Существует 13 видов выдр, и морская выдра и гигантская выдра живут в совершенно разных условиях - гигантская выдра в теплой пресноводной среде, а морская выдра в холодных прибрежных водах северной части Тихого океана. Это исследование является первым комплексным геномным анализом выдры.
«Хотя низкое разнообразие не обязательно опасно само по себе, мы также обнаружили повышенный уровень потенциально вредных вариаций в генах, возможно, из-за сокращения популяции в прошлом, что может повлиять на популяцию в будущем», - сказал Бейхман.
«Морские выдры могут быть в опасности», - сказал соавтор Роберт Уэйн, выдающийся профессор экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и профессор Медицинского института Говарда Хьюза. «Это предупреждающий знак, красный флаг. Мы должны убедиться, что их популяция снова не уменьшится».
Команда сообщила о своих выводах 18 июня в журнале Molecular Biology and Evolution.
Бейхман сравнивает низкое генетическое разнообразие морской выдры с банкой разноцветных шариков, которая потеряла многие свои цвета. «Наличие большого количества разнообразия в популяции, большого количества шариков разных цветов может быть полезным, если возникнет болезнь или изменится окружающая среда - возможно, зеленые шарики устойчивы к болезни, а синие и красные - восприимчивы. Но если вы случайно потеряли все свои зеленые шарики, когда популяция сократилась, вы можете застрять только с синими и красными - и не в состоянии противостоять болезни, - сказала она. - Больше разнообразия дает вам больше шансов на выживание».
В то время как тюлени и морские львы живут в океане 30 миллионов лет, а киты и дельфины - более 50 миллионов лет, у морских выдр было всего около 5 миллионов лет, чтобы приспособиться к морской среде. «Во время эволюции, - сказал Бейхман, - это щелчок пальцами».
У китов, тюленей, морских львов и дельфинов есть жирный слой жира, который согревает их в окружающей среде с холодной соленой водой, но у морских выдр этого слоя нет. Вместо этого у них плотный и водоотталкивающий мех. На морских выдр охотились с середины 1700-х годов из-за их меха, почти до полного исчезновения. До торговли мехом их насчитывалось от 150 000 до 300 000 по всему миру. Считается, что после прекращения торговли мехом численность каланов во всем мире сократилась до 1000-2000 особей.
Только около 50 южных каланов выжило в Калифорнии в начале 20-го века, по сравнению с 16 000 до 20 000 в начале 1700-х годов, сказал Уэйн. В настоящее время в Калифорнии насчитывается около 3000 выдр, и морские выдры охраняются как исчезающие виды в соответствии с Законом об исчезающих видах. Некоторые популяции каланов вымерли, в том числе в Орегоне и Британской Колумбии.
«Популяция калана исчезла, и мы хотели изучить влияние, которое оказало на его геном, а также влияние морской среды на его геном», - сказал соавтор Кирк Лохмюллер, доцент кафедры экологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. эволюционной биологии и генетики человека.
Биологи обнаружили свидетельства небольших изменений в наборе из девяти генов, которые в совокупности участвуют в эволюции густого меха выдр. Исследователи первыми определили эти гены как важные в эволюции выдры. Команда также сообщила о 18 важных генах, которые могут быть связаны с такими областями, как репродукция, иммунная функция, развитие мозга и развитие конечностей. Эти гены присутствуют у всех видов млекопитающих, но у морских выдр, похоже, есть изменения в этих генах, которые могли принести им пользу в ходе их эволюции, заключили исследователи.
Бейхман, Уэйн, Ломюллер и их коллеги в настоящее время проводят дополнительное исследование по секвенированию 20 000 генов 130 других каланов из популяций в северной части Тихого океана, включая Курильские острова к северу от Японии, Алеутские острова. Острова, центральная Аляска и Нижняя Калифорния, Мексика.
Исследование финансировалось Национальным научным фондом, Аквариумом Монтерей-Бей, грантом Национального института здравоохранения на обучение в области геномного анализа и интерпретации, Академическим сенатом Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Программой катализаторов Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Полный список соавторов можно найти в журнальной статье.