Populiacijos ir genetinės įvairovės mažėjimas

19–20 amžiais prie šių juodų paukštelių, mintančių vabzdžiais ir vorais, skaičiaus mažėjimo prisidėjo jų buveinių nykimas, invazinės rūšys ir medžioklė.

Pastaraisiais metais dėl aktyvių pastangų juos išsaugoti jų skaičius padidėjo, ir dabar La Digo saloje yra daugiau kaip 250 Seišelių rojaus musinukių namai. Be to, pasirodė, kad gyvybinga, besidauginanti jų populiacija atsirado ir kitoje saloje, tad dabar ruošiamasi šiuos paukščius užveisti trečioje archipelago saloje.

 Seišelių rojaus musinukė

Nors šie miškuose gyvenantys paukščiai nebėra laikomi kritiškai nykstančia rūšimi, dėl smarkaus jų populiacijos nykimo labai pastebimai sumažėjo ir jų genetinė įvairovė.

„Mums rūpi išsiaiškinti, kaip šiai rūšiai pavyko išlikti, nepaisant milžiniško jų genetinės įvairovės sumažėjimo“, – kalbėjo Hernánas Moralesas, Kopenhagos universiteto (Danija) biologinės evoliucijos specialistas.

Biologinės įvairovės apsauga ES darbotvarkėje įgavo didelės svarbos dėl vis dažniau pasigirstančių įspėjimų, kad šiuo metu pasaulyje vyksta šeštasis masinis rūšių nykimas. Bet kas dėl to kalčiausias?

Mokslininkai teigia, kad skirtingai nuo ankstesniųjų penkių rūšių nykimų, įskaitant paskutinįjį, kuris įvyko prieš 65 mln. metų ir kurio metu išnyko dinozaurai, šio masinio rūšių nykimo pagrindinė priežastis yra žmonių veikla sausumoje ir vandenyje, taip pat energijos naudojimas ir tarša.

Kadangi pavojuje atsidūrė ištisos ekosistemos ir gyvūnų rūšys, įskaitant žmoniją, didelės svarbos įgavo genomika, kuri leidžia įvertinti biologinę įvairovę ir imtis išsaugojimo priemonių.

Masinis rūšių išnykimas. Asociatyvi nuotr.

H. Moralesas vadovavo ES lėšomis finansuojamam projektui, kuriuo buvo siekiama palyginti istorinį ir šiuolaikinį Seišelių rojaus musinukių genomus. Išvados buvo gąsdinančios: šių paukščių genetinė įvairovė sumažėjo 90 proc.

Iniciatyva pavadinimu „Gendangered“ buvo vykdoma dvejus metus, iki 2022 m. gegužės mėnesio.

Buvusios ir dabartinės rūšys

H. Moraleso specializacija – evoliucinė genomika.

Paprastai šioje srityje tiriami šiuolaikiniai genomai – visa organizmo genetinės medžiagos visuma, – o naudojantis gauta informacija daromos išvados apie tai, kas vyko su konkrečia rūšimi praeityje.
Vykdydamas „Gendangered“ iniciatyvą jis nusprendė dirbti kitaip: palyginti istorinius genomus, gautus iš visos Europos muziejuose saugomų mėginių, su dabartinių populiacijų genomais. Buvo aprėpta 12 paukščių rūšių – įskaitant Seišelių rojaus musinukę, – kurių skaičius labai staigiai sumažėjo.

Pasak H. Moraleso, mėginiai iš muziejų buvo senesni nei 100 metų ir atsirado dar prieš populiacijoms pradėjus mažėti.

Naudojantis šia informacija buvo kuriami kompiuteriniai modeliai, imituojantys šių rūšių genetinės įvairovės ir jų populiacijos pokyčius bėgant laikui.

Seišelių rojaus musinukių populiacija niekada nebuvo labai didelė, o dirbant su muziejų medžiaga paaiškėjo, kad šių paukščių genetinė įvairovė taip pat visada buvo menka, palyginti su kitomis paukščių rūšimis.

Masinis rūšių išnykimas. Asociatyvi nuotr.

Įvairovės dilema

Vienas iš H. Moraleso atradimų nepatvirtino jo spėjimų: ši rūšis populiacijos sumažėjimą išgyveno būtent dėl to, kad jos genetinė įvairovė buvo palyginti nedidelė.

Norint suprasti, kaip tai įmanoma ir kodėl Seišelių rojaus musinukių atveju tai yra ir geros, ir blogos naujienos, būtina žinoti du dalykus.

Pirma, genetinė įvairovė populiaciją gali veikti teigiamai, neigiamai arba neveikti iš viso. Antra, H. Moraleso tyrimai parodė, kad mažėjant populiacijai daugėja neigiamų genų, todėl prastėja genetinė sveikata, nes didėja įvaisa – labai artimų giminaičių poravimasis.

Dėl to tokie gyvūnai kaip Seišelių rojaus musinukės, kurių genetinė įvairovė ir taip yra nedidelė, turi mažiau neigiamų genų, kurie būtų sustiprinami smarkiai sumažėjus populiacijai.

Ir nors būtent dėl tokio veiksnio šie paukščiai neišnyko, galvojant apie perspektyvą tai nėra labai gera žinia.

Taip yra dėl to, kad kai mažėjant populiacijai daugėja neigiamų genų, tuo pat metu neretai mažėja teigiamų ir neutralių genų.

Tie genai, ypač neutralūs, yra svarbūs. Jie užtikrina įvairovę, kuri padeda rūšims prisitaikyti prie nenumatytų sunkumų, tokių kaip aplinkos pokyčiai ir ligos.

Tokių genų nykimas gali būti itin drastiškas gyvūnams, kurių įvairovė jau buvo maža, kaip yra su Seišelių rojaus musinukėmis.

„Dabar jų likusi įvairovė labai menka, ir mes prognozuojame, kad ateityje prie aplinkos prisitaikyti jiems bus labai sunku“, – aiškino H. Moralesas.

Genomas

Išsaugojimo pastangų nauda

Didesnės, genetiškai įvairesnės populiacijos susiduria su kitokia dilema.

Nors Seišelių rojaus musinukės savo mažėjančią populiaciją išsaugojo būtent dėl mažos genetinės įvairovės, H. Moralesas išsiaiškino, kad didesnių, įvairesnių rūšių išnykimo rizika atsiranda vien dėl jų populiacijos sumažėjimo.

Taip yra dėl to, kad mažėjant jų populiacijoms kur kas labiau padaugėja neigiamų genų, todėl joms gresia žalingesni genetiniai nuokrypiai.

Pasak H. Moraleso, remiantis šiomis išvadomis galima imtis išsaugojimo pastangų, nes tampa žinoma, ar tam tikrai rūšiai reikės daugiau pagalbos mažėjant jos populiacijai, ar po to.
Pavyzdžiui, šios įžvalgos gali padėti gamtosaugininkams kategorizuoti tokias rūšis kaip Seišelių rojaus musinukės kaip nereikalaujančias pagalbos, nors iš tikrųjų joms tebegresia pavojus dėl jų genetinės įvairovės menkumo.

Atradimai su beždžionėmis

Genomika ir istoriniai mėginiai taip pat gali būti naudojami išnykusioms rūšims atrasti, o tai savo ruožtu gali padėti geriau suprasti šių dienų gyvūniją, įskaitant jų buveines.

Tomàs Marquès Bonetas vadovauja ES finansuojamam projektui „ApeGenomeDiversity“, kuriame šių dienų beždžionių mėginiai lyginami su istoriniais mėginiais iš visos Europos muziejų. Penkerių metų trukmės iniciatyva bus vykdoma iki 2025 m. gegužės mėnesio.

Ja siekiama „atrasti naujas beždžionių rūšis, kurios yra išnykusios, bet poravosi su dabartinėmis rūšimis praeityje“, – aiškino T. Marquès Bonetas, genomikos specialistas iš Pompeu Fabra universiteto Barselonoje (Ispanija).

Viliamasi, kad šie tyrimai padės apsaugoti šiuolaikines beždžiones nuo medžiotojų ir kolekcininkų.

Kasmet tūkstančiai beždžionių išnaikinamos dėl mėsos arba gaudomos prekybos egzotiniais gyvūnais tikslais. Genetiniai duomenys turėtų parodyti, kur tos beždžionės gyveno, kai buvo užmuštos arba pagautos.

Tyrėjų grupė dirba su primatų išsaugojimo organizacija pavadinimu Pan-African Sanctuary Alliance (Afrikos draustinių susivienijimas), kad sukurtų genetinį atlasą, pagal kurį būtų galima išsiaiškinti beždžionių, kuriomis prekiaujama neteisėtai, kilmės vietą.

Tuomet būtent tose vietovėse būtų galima sutelkti kovos su brakonieriais pastangas.

Primatų atstovas

Mėginių gausa

Kad daugiau sužinotų apie beždžionių genomus, T. Marquès Bonetas ir jo kolegos tyrė mėginius, gautus iš beždžionių išmatų.

Šis neinvazinis metodas leido jiems sukaupti kur kas daugiau mėginių nei bet kokiu kitu būdu ir susieti jų genetiką su buvimo vieta.

„Aiškiai galime identifikuoti šimpanzes, kurios paplitusios šiaurinėje arba pietinėje šalies dalyje“, – sakė T. Marquès Bonetas.

Kaip ir „Gendangered“ atveju, „ApeGenomeDiversity“ naudojami mėginiai iš muziejų yra bent 100 metų senumo ir priklauso genetiškai įvairesnėms populiacijoms.

Visa ši informacija padės mokslininkams geriau suprasti šiuo metu gyvenančių beždžionių genomo variantų kilmę ir dinamiką bei kaip šie veiksniai prisideda prie šių dienų populiacijų genetinio landšafto.

Kadangi beždžionės yra artimiausia gyvenanti žmonėms gimininga rūšis, šie duomenys galėtų praplėsti žinias ir apie žmonijos genomą.

Šiame straipsnyje minimus tyrimus finansavo ES per Europos mokslinių tyrimų tarybą (EMTT) ir programą „Marie Skłodowska-Curie veiksmai“ (MSCA).

Šis straipsnis pirmą kartą buvo publikuotas ES mokslinių tyrimų ir inovacijų žurnale „Horizon“.