Половина всех видов кораллов в Карибском бассейне вымерла от 1 до 2 миллионов лет назад, вероятно, из-за резких изменений окружающей среды. Какие выжили? Ученые, работающие в Смитсоновском институте тропических исследований (STRI), считают, что одна группа выживших, кораллы рода Orbicella, будут продолжать адаптироваться к будущим изменениям климата из-за их высокого генетического разнообразия.
«Наличие большого количества генетических вариантов похоже на покупку большого количества лотерейных билетов», - сказал Карлос Прада, ведущий автор исследования и Эрл С. Таппер, научный сотрудник STRI. «Мы обнаружили, что даже небольшое количество особей трех разных видов рифообразующих кораллов рода Orbicella имеют довольно много генетических вариаций и, следовательно, могут адаптироваться к большим изменениям в окружающей среде».
«Последствия этих открытий выходят за рамки фундаментальной науки», - сказала Моника Медина, научный сотрудник STRI и Национального музея естественной истории Смитсоновского института и доцент Пенсильванского государственного университета. «Мы можем рассчитывать на использование аналогичных подходов для прогнозирования демографических моделей, чтобы лучше справляться с изменением климата, которому сегодня угрожают рифы Орбицелла».
Чтобы оглянуться в прошлое, группа исследователей, работающих на Смитсоновской исследовательской станции Бокас-дель-Торо и в Молекулярной и морской лабораториях Наоса, собрала окаменелости древних коралловых рифов и использовала методы геологического датирования с высоким разрешением для определения их возраста. Они сравнили количество окаменелых видов кораллов в разные моменты времени. Одной из наиболее широко представленных групп в коллекциях окаменелостей были виды рода Orbicella. В дополнение к коллекциям окаменелостей они также использовали секвенирование всего генома для оценки текущей и прошлой численности нескольких видов Orbicella.
У одного человека есть две копии генетического материала, в некоторых случаях одна копия отличается от другой и называется генетическим вариантом. Сначала авторы собрали полную геномную последовательность человека из Флориды, а затем, используя ее в качестве точки отсчета, реконструировали генетическую вариацию, содержащуюся у отдельных особей. В зависимости от количества генетической изменчивости через определенные промежутки времени в геноме, авторы смогли восстановить численность популяции каждого вида в разное время в прошлом.
От 3,5 до 2,5 миллионов лет назад в Карибском бассейне увеличилось количество всех видов кораллов. Но от 2 до 1,5 миллионов лет назад, когда ледники спустились и покрыли большую часть северного полушария, а температура поверхности моря резко упала, количество видов кораллов в Карибском море также резко сократилось. Уровень моря упал, что привело к уничтожению большей части первоначальной мелководной прибрежной среды обитания.
«Помимо видов, которые существуют сегодня, все виды Orbicella, дожившие до 2 миллионов лет назад, внезапно вымерли», - пишут авторы. Когда огромное количество видов вымирает, это освобождает место для появления других видов и развития новых видов, которые занимают пространство, занимаемое другими.
Два вида, которые лучше всего растут на мелководье, удвоились примерно в то же время, когда исчез их родственный вид и конкурент, органная трубка Orbicella (O. nancyi).
Когда вид сокращается во время вымирания, он теряет все больше и больше генетической изменчивости, и иногда ему не с чем работать в период восстановления. Ученые называют это генетическим узким местом. Орбицелла смогла восстановиться после узкого места. «Невероятно, как предсказания на основе генетических данных так хорошо коррелируют с наблюдениями по окаменелостям и окружающей среде», - сказал Майкл ДеДжорджио (доцент биологии в Университете штата Пенсильвания).
«В наших результатах мы видим надежду на то, что виды Orbicella пережили резкое изменение окружающей среды», - сказал Prada. «Вполне вероятно, что выживание в такие трудные времена сделало эти популяции кораллов более устойчивыми и способными выжить в условиях будущих климатических изменений».
Углубленный анализ размера популяции коралла, которому сейчас угрожает опасность со стороны ЕКА, а также раскрытие его генома и генома его близких родственников (которым также угрожает опасность) представляют большой интерес для коралловых рифов. исследователей, занимающихся вопросами сохранения», - сказала Нэнси Ноултон, почетный старший научный сотрудник STRI, в настоящее время работающий в Национальном музее естественной истории.