FCOSC: Изменение среды объясняет геномные вариации африканской лесной лягушки

Даже широко распространенные виды могут оказаться генетически уязвимыми перед лицом климатических изменений, предупреждают ученые. Изучив ДНК лужевых лягушек, обитающих в тропических лесах Центральной Африки, ученые обнаружили, что районы с широким разнообразиемокружающей среды способствуют высокой генетической вариативности.

Если эти разнообразные места обитания и лягушки, которые там живут, будут утрачены, то могут быть утрачены и генетические варианты, которые позволили бы виду эволюционировать, чтобы выжить в условиях климатического кризиса. В то же время популяции с низкой генетической вариативностью могут быстро вымереть, не сумев адаптироваться.

«Как правило, чем больше геномных вариаций в популяции, тем больше вероятность того, что она сможет отреагировать на изменения в окружающей среде, такие как будущее изменение климата», — говорит доктор Кортни Миллер из Университета Нового Орлеана, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Frontiers in Conservation Science.

Мы хотели определить движущие силы геномных вариаций и то, как популяции могут реагировать на будущие изменения климата, — добавляет второй автор исследования доктор Герауд Тассе Табуэ из Университета Буэа.

Выживание сильнейших

Ожидается, что климатический кризис очень быстро изменит облик мира. Если животные не смогут найти подходящие места обитания, им придется приспосабливаться, либо эволюционируя, либо меняя поведение. Чем больше генетического разнообразия у вида, тем больше вероятность того, что он сможет успешно эволюционировать и выжить.

Согласно прогнозам, тропические леса Гвинейского залива и бассейна реки Конго особенно сильно пострадают от климатического кризиса. Эти леса также являются горячими точками биоразнообразия. Этому могут способствовать несколько факторов, отделяющих популяции вида друг от друга так, что они со временем становятся более разными: расстояние, физические барьеры, такие как крупные реки, изменения в окружающей среде и фрагментация леса во время плейстоцена. Такой широко распространенный вид, как лужевая лягушка, является идеальной моделью для изучения влияния этих факторов на генетическую вариативность, что крайне важно для понимания геномной уязвимости видов — насколько вероятно, что они смогут эволюционно адаптироваться к изменению климата.

Ученые отобрали образцы 191 лягушки в различных местах и средах обитания, выделили ДНК и составили карту встречаемости различных вариантов. Затем они использовали переменные окружающей среды, связанные с биологией и поведением лягушек, чтобы составить карту различий между средами обитания лягушек: годовая температура и количество осадков, их колебания в течение года, а также количество осадков в самую холодную четверть года. Для моделирования будущей среды обитания лягушек они использовали прогнозы того, как эти переменные изменятся в результате климатического кризиса. Они также использовали модели прошлого климата, чтобы понять, как доступность среды обитания в плейстоцене могла повлиять на современные изменения.

Горячие точки обитания

Объединение этих данных и их анализ с помощью специальных статистических методов позволили ученым выявить наиболее важные факторы, определяющие генетическую изменчивость луговых лягушек, и определить области, где лягушки будут более уязвимы с геномной точки зрения. Команда обнаружила, что на генетическую изменчивость лужевых лягушек влияет расстояние между участками, но в первую очередь она определяется окружающей средой. Особое влияние оказывали сезонные характеристики осадков. Ландшафты с несколькими типами местообитаний в непосредственной близости также совпадали с областями высокой генетической вариативности.

Изменения количества осадков являются основным фактором экологически обусловленных геномных вариаций для этой лягушки, — говорит Миллер.

Лягушки, обитающие на Камерунском нагорье, в экотоне лес — саванна на юге центральной части Камеруна, по экватору и от побережья до внутренних районов Габона, могут с большей вероятностью успеть за будущими изменениями климата.

Ученые также выявили несколько районов, где популяции лягушек могут не обладать достаточной генетической вариативностью, чтобы адаптироваться к резким изменениям среды обитания — например, на юго-западе Габона.

Команда предполагает, что эти выводы и аналогичные исследования по другим видам могут быть полезны для планирования природоохранных мероприятий. Однако ученые предупреждают, что их анализ лишь частично отражает генетическую вариативность лягушек, и чтобы полностью понять влияние этих вариантов на будущее выживание лужевых лягушек, необходимо связать их с фенотипическими признаками.

Нам не удалось выявить варианты, находящиеся под отбором, что могло бы дать дополнительное представление об адаптивном потенциале, — говорит Тассе Табуэ.

Но усилия по сохранению могут быть направлены на сохранение участков с высокой геномной вариативностью, предполагая, что в этих районах обитают особи, которые с большей вероятностью сохранятся в условиях изменения окружающей среды.

05.06.2024