Необычайно холодная зима в США в 2014 году нанесла ущерб зеленой ящерице анолу, обитающему на деревьях существу, распространенному на юго-востоке Соединенных Штатов. Новое исследование предлагает редкую картину естественного отбора у этого вида, показывая, как выжившие ящерицы в самой южной части их ареала в Техасе стали больше походить на своих адаптировавшихся к холоду собратьев севернее..
Исследование опубликовано в журнале Science.
«Мы смогли проследить естественный отбор на уровне всего организма, а также на уровне последовательности генов и экспрессии генов», - сказал научный сотрудник Университета Иллинойса Шейн Кэмпбелл-Статон, который руководил новым исследованием..«Я думаю, что это действительно сильная и ясная история о биологических реакциях на экстремальные погодные явления».
Биологу редко удается получить столь подробное представление о естественном отборе животных в дикой природе.
«Эти экстремальные погодные явления непредсказуемы по своей природе», - сказал Кэмпбелл-Статон. «И если у вас нет данных заранее, как у меня, провести такое исследование практически невозможно».
Незадолго до той роковой зимы Кэмпбелл-Статон изучил пять групп аноловых ящериц, живущих от южной оконечности Техаса до Хогдена, штат Оклахома, почти в 800 милях к северу. Он пытался понять, как эти хладнокровные рептилии смогли выжить так далеко на севере. Их ареал также распространяется на Северную Каролину, Миссисипи и Теннесси.
«Мы не считаем, что это очень далеко на севере, но это субтропическая ящерица», - сказал он. «Это единственный вид из примерно 400 представителей этого рода, обитающий так высоко в широтах».
В августе 2013 года Кэмпбелл-Статон собрал ДНК нескольких десятков аноловых ящериц, а также собрал данные, касающиеся их профилей экспрессии генов, информацию, которая может показать, какие гены транскрибируются и транслируются в белки и на каком уровне. Он также проверил способность ящериц физически функционировать на холоде.
После полевой работы он пошел домой в свою лабораторию Гарвардского университета, сказав своему консультанту, что закончил сбор данных.
Затем рекордная зима, вызванная изменением полярного вихря, изменила погодные условия в США
Когда он увидел фотографию ящерицы-анола, лежащей на спине в снегу, Кэмпбелл-Статон понял, что ему следует вернуться, чтобы изучить ящериц, переживших бурю. Он и его коллеги из Гарварда и Техасского университета вернулись следующей весной и снова в августе, чтобы собрать те же данные о тех же популяциях, которые он изучал раньше..
Когда исследователи проанализировали данные, они увидели последовательные признаки естественного отбора у выживших ящериц из самых южных районов.
Одна из замечательных особенностей этого исследования заключается в том, что у нас было три независимых линии доказательств - маркеры ДНК, уровни экспрессии генов и физиологические показатели - все они указывают на один и тот же биологический сигнал, сдвиг в сторону большей устойчивости к холодной погоде., - сказал профессор биологии животных Университета Иллинойса Джулиан Катчен, соавтор исследования.
Многие ящерицы выжили, и выжившие, вероятно, лучше перенесли будущие холодные погодные явления. Но история не совсем радужная, говорят исследователи.
"Можно подумать: "О, они ответили! Теперь им лучше". Но отбор всегда имеет свою цену, которая, по сути, является смертью», - сказал Кэмпбелл-Статон. «Возможно, у животных, которые не пережили этот шторм, были генетические варианты, чтобы пережить аномальную жару, засуху или какое-то другое экстремальное явление. И теперь эти родословные практически ушли».
Ученые только начинают понимать, как экстремальные погодные явления, которые, как ожидается, будут усиливаться по мере повышения глобальной температуры, влияют на естественные популяции, сказал Кэмпбелл-Статон.
«Как эти различные экстремальные погодные явления будут сочетаться, чтобы повлиять на аспекты отбора и эволюции в естественных популяциях? Это очень важный вопрос в будущем», - сказал он.