В течение всего лишь столетия человечество оказало заметное влияние на генетическое разнообразие популяции львов. Это вывод недавно опубликованного исследования под руководством доктора Кейтлин Карри и Джеймса Дерр из колледжа ветеринарной медицины и биомедицинских наук Техасского университета.
Сравнивая ДНК сегодняшних львов и их 100-летних предков, они обнаружили явное генетическое свидетельство недавнего дробления популяции, когда виды были изолированы друг от друга. Эта фрагментация может в конечном итоге оказать долгосрочное влияние на генетическое здоровье культовых видов. Исследование было опубликовано в журнале Molecular Biology and Evolution.
«Я был удивлен тем, что мы обнаружили, удивлен и разочарован, потому что надеялся на другие результаты», – рассказывает Дерр. «Я действительно хотел получить идеальные выводы, продолжать нашу работу последних ста лет. Увы, история оказалась другой».
Карри и Дерр начали свое исследование с одного всеобъемлющего вопроса: изменилась ли генетическая структура популяций львов за последние 100 лет?
Было проведено несколько исследований, поэтому сбор данных о современных популяциях был несложным. Карри собрала данные ДНК из трех ранее опубликованных исследований львов, которые жили в период с 1990 по 2012 год.
Исторические популяции, с которыми они хотели сравнить ДНК современного льва, представляли более сложную задачу. К счастью, у ученых есть способ повернуть время вспять. Многие из останков львов того времени до сих пор прекрасно сохранились в коллекциях по всему миру. Карри использовала ДНК, извлеченную из костей, зубов и шкур 143 львов, живших между 1880-1949 годами, для создания набора исторических данных.
Оба набора данных охватывают один и тот же географический диапазон от Индии до юга Африки, где водятся львы. Ученые называют этот тип анализа, сравнивающего данные из одного и того же места в разное время, пространственно-временным исследованием.
Негде прогуляться
В течение долгого времени было понятно, что львиные самки склонны оставаться рядом с прайдом, в котором они родились, в то время как самцы путешествуют на большие расстояния в поисках новых. Следовательно, самцы несут почти исключительную ответственность за перемещение генов в популяции, что помогает поддерживать высокое генетическое разнообразие внутри вида.
Поскольку человеческое население в Африке продолжает быстро расти, а для передвижения львов возводится все больше и больше препятствий в виде городов, заборов и сельскохозяйственных угодий, львы-самцы не могут преодолевать такие же, как раньше, расстояния. По словам Карри, хотя львы все еще генетически разнообразны прямо сейчас, результаты в ДНК были более выраженными, чем ожидалось.
«В исторической популяции нелегко определить, откуда был лев, на основе его ядерной ДНК. Это связано с высоким уровнем передачи генов в популяции», – рассказывает она. «Но в современном мире вы можете определить общий ареал или субпопуляцию для большинства львов. Но, даже если субпопуляции более изолированы, общий уровень генетического разнообразия по-прежнему считается высоким».
Последствия низкого генетического разнообразия
Если львы сегодня в целом генетически здоровы, то почему это имеет значение?
«За последние 100 лет или около того мы ограничили естественное перемещение многих видов», – рассказывает Дерр. «Эта изоляция приводит к уменьшению потока генов и, в конечном итоге, может вызвать сокращение генетического разнообразия до уровня, угрожающего выживанию».
Пожалуй, самый известный пример того, что происходит при отсутствии генетического разнообразия – это еще одна большая кошка, африканский гепард.
Согласно генетическому анализу, ученые полагают, что гепарды пережили два крупных «сужения», или события, которые привели к быстрому сокращению генофонда. Когда эти события происходят, это приводит к размножению между близкородственными особями в популяции или инцесту, создавая очень низкое генетическое разнообразие.
Это привело к тому, что нынешняя популяция гепардов, даже в дикой природе, борется с новыми болезнями, испытывает трудности с размножением и сталкивается с другими серьезными проблемами со здоровьем.
Надежда есть
Но львов от этой участи все еще можно избавить, особенно теперь, когда эксперты вооружены доказательствами того, что на популяции львов значительно повлияли изоляция и деление.
«Это не обязательно история с печальным концом. Надежда еще есть», – рассказывает Карри. «Да, мы видим уменьшение генетического разнообразия популяций львов за последнее столетие. Но в настоящее время, по сравнению с другими видами млекопитающих, генетическое разнообразие львов по-прежнему считается высоким. С ответственным подходом, связанным с предоставлением прайдам достаточного места для размножения, а самцам возможностей для перемещения, можно увеличить генетическое разнообразие и сократить дробление популяций».
Было реализовано несколько программ повторного возвращения львов в районы, где они когда-то проживали. Стратегии сосуществования все чаще интегрируются в программы сохранения дикой природы.
«Положительный вывод заключается в том, что теперь мы задокументировали это и понимаем, что политика может быть адаптирована для управления этими группами по-разному», – рассказывает Дерр. «Теперь мы знаем, что нельзя относиться ко всем львам одинаково. Теперь мы несем ответственность за управление этими животными и многими другими видами в дикой природе таким образом, чтобы лучше отражать их текущую биологию».