Kaip labai nykstantis Kakapo šimtmečius išgyveno giminingą

Kaip labai nykstantis Kakapo šimtmečius išgyveno giminingą

Išanalizavus visą labai nykstančių Naujosios Zelandijos neskraidančių papūgų genomą, nustatyta, kad nepaisant to, kad jos buvo inbreduotos 10 000 metų, jos turi labai nedaug kenksmingų genetinių mutacijų. Kaip jie tai daro?

© Autorių teisės GrrlScientist | @Grrl Mokslininkas | Priglobia Forbes

Pirmoji kritiškai nykstančios kakāpō genomo analizė, Strigops habroptilus, Paaiškėjo, kad neskraidančios papūgos retai turi žalingų genetinių mutacijų, nors ši rūšis buvo gimininga daugelį šimtmečių. Tai yra priešinga tipinei giminingumo situacijai.

Iš esmės, kai mažoje populiacijoje yra likę vos keli veisiami suaugusieji, gali atsirasti viena iš dviejų genetinių pasekmių: žalingos mutacijos atsitiktinai kaupiasi visame genome arba žalingų mutacijų gali sumažėti dėl genų pašalinimo. Abiem atvejais žalingų mutacijų kaupimasis yra labiausiai tikėtinas scenarijus.

Aišku, nebent esate kākāpō.

1995 m., kai pasaulyje gyveno tik 51 charizmatiška samanų žalumo papūga, kakāpo skaičius pasiekė žemiausią tašką: 50 buvo izoliuoti Little Stewart saloje, esančioje Naujosios Zelandijos Pietų salos pietuose, o vienas pavadintas Ričardo · Henrio vienišas patinas. papūga buvo paskutinis gyvas žmogus Naujosios Zelandijos žemyne. Dėl mažo šios likusios populiacijos dydžio mokslininkai prognozuoja, kad kākāpō yra labai inbredas, ir jie taip pat prognozuoja, kad tokia padėtis gali pakenkti išsaugojimo pastangoms išsaugoti rūšį. Inbredingas dažniausiai yra „mutacijų žlugimo“ paslaptis, kuri dėl per didelio kenksmingų mutacijų kaupimosi gali greitai baigtis išnykimu.

Mutacijos yra atsitiktiniai organizmų genetinio kodo pokyčiai. Kaip ir spausdinimo klaidos tekste, DNR pokyčiai yra atsitiktiniai, nes augalai ir gyvūnai labai prisitaiko prie aplinkos, o beveik visos mutacijos yra kenksmingos. Didelėse populiacijose mutacijos turi daug mažesnę įtaką bendrai populiacijos sveikatai.Be to, natūrali atranka dažniausiai pašalina kenksmingas mutacijas, pašalindama jas nešiojančius individus. Skirtingai nei didelės populiacijos, bet kuris mažos populiacijos individas gali turėti didžiulį poveikį visos rūšies genetinei sveikatai. Todėl kenksmingos mutacijos plis ir kaupsis, todėl populiacija toliau mažės ir spartės išnykimo link.

Atsižvelgdamas į aukštą kelių likusių kakāpo giminystės lygį, Paleogenetikos centro ir Stokholmo universiteto mokslininkas Nicolas Dussex norėjo sužinoti, ar atsitiktinių žalingų mutacijų kaupimasis buvo bent viena iš problemų, sukėlusių Kakāpo darbo atnaujinimą. Norėdami išsaugoti šias ikonines papūgas. Reagavimas į intensyvius apsaugos darbus buvo itin lėtas. Jie taip pat nori panaudoti genomiką, kad padėtų kiekvienam paukščiui pasirinkti tinkamą porą. Norėdami išspręsti šias problemas, daktaras Dussexas ir kai kurie jo kolegos subūrė didelę tarptautinę mokslininkų komandą iš Švedijos ir Naujosios Zelandijos. Komanda paėmė mėginius iš iš viso 49 kakāpō individų: jie surinko šiek tiek kraujo iš 35 paukščių, gyvenančių Stiuarto saloje, ir surinko pirštų pagalvėlių įbrėžimus iš 14 muziejaus egzempliorių, kurie yra istorinė (bet dabar) išnykusi) žemyno populiacijos dalis. .

Naudodama šiuos mėginius, tyrėjų komanda sukūrė aukštos kokybės chromosomų lygio genomus iš 36 kakāpo (Richard Henry ir 35 Stewart salos paukščiai), kurie išgyveno rimčiausią genetinę kliūtį 1990-aisiais, ir 13 genomų iš muziejaus. Surinkite egzempliorius iš išnykusių žemynų populiacijų ( Kiekvienam maždaug 130 metų).

Komanda pirmą kartą atliko išsamią šių genomų analizę ir nustatė genetinius skirtumus tarp išnykusio žemyno ir esamų Stewart salos populiacijų (1B pav.). Jie taip pat apskaičiavo bendrą genetinę kumuliacinių mutacijų naštą esamose ir istorinėse kakāpō populiacijose. Ši genetinė našta, formaliau vadinama „mutacijų apkrova“, egzistuoja kaip subtili pusiausvyra tarp natūralios atrankos, siekiant pašalinti kenksmingas mutacijas iš populiacijos, ir atsitiktinio, atsitiktinio, žalingesnių mutacijų atsiradimo.

Priešingai populiariems įsitikinimams, maždaug prieš 500 metų naujakuriai maoriai arba Europos naujakuriai perkėlė kakāpō į Stiuarto salą. Daktaras Dussexas ir jo bendradarbiai išsiaiškino, kad skirtumas tarp žemyninės dalies ir Stiuarto salų gyventojų gali būti siejamas su paskutiniu ledynmečiu. sutapo su Stiuarto salos izoliacija nuo žemyninės Naujosios Zelandijos dalies, nes jūros lygis pakilo pleistoceno pabaigoje maždaug prieš 12 000 metų. Todėl Stiuarto salos gyventojai yra unikali kilmė, izoliuota nuo žemyninės kākāpo 1000 kartų.

Ši ilgalaikė izoliacija kartu su dideliu Stewart salos gyventojų skaičiaus mažėjimu per pastaruosius 150 metų gali dar labiau sumažinti likusios kākāpo genetinę įvairovę. Daktaras Dussexas ir jo bendradarbiai ištyrė šią galimybę ir išsiaiškino, kad didžioji dalis kakāpō genomo Stewart saloje yra vienodi dėl asmenų, kurių artimi giminaičiai neseniai poruojasi, galėjo būti per pastaruosius dešimt kartų. Daktaras Dussexas ir jo bendradarbiai palygino žemyninės kākāpo ir Stiuarto salos kākāpo genomus ir nustebo, kad Stewart salos paukščių kenksmingų mutacijų skaičius buvo maždaug perpus mažesnis nei paukščių, gyvenusių žemyne ​​daugiau nei prieš 100 metų. .

„Nors kakāpō yra vienas iš labiausiai giminingų ir nykstančių paukščių pasaulyje, jis turi daug mažiau kenksmingų mutacijų, nei tikėtasi“, – elektroniniame laiške sakė daktaras Dussexas.

Tačiau kaip tokia labai inbred rūšis kaip kākāpō Stiuarto saloje sukėlė tiek mažai kenksmingų mutacijų?

“Mūsų duomenys rodo, kad išlikusios populiacijos Stiuarto saloje buvo izoliuotos maždaug 10 000 metų. Per šį laikotarpį natūrali atranka pašalino kenksmingas mutacijas procese, vadinamame “valymu”, kurį galėjo palengvinti giminingumas.”

Tai gera žinia kaipkapō ir kitoms labai nykstančioms rūšims, kurios galėjo būti inbreduotos šimtus ar daugiau kartų. Nykstančios rūšys negali patirti žalingo giminystės poveikio. Tiesą sakant, tai, ar populiacija patyrė genetinę „avariją“ ar genetinį pašalinimą, priklauso nuo jos aplinkybių. „Kākāpō“ atveju genų pašalinimas yra ilgalaikio mažesnės populiacijos, o vėliau ir smarkesnio populiacijos mažėjimo, rezultatas.

Ar kaipkapō gali atsigauti po šio nuosmukio?

„Nors šiai rūšiai vis dar gresia kritinis pavojus, šis rezultatas teikia vilčių, nes parodo, kad ilgainiui išnyko daugybė genetinių defektų, o vien didelis giminingumas nebūtinai gali reikšti, kad rūšis pasmerkta išnykti“, – sakė daktaras Dussexas.

“Taigi tai suteikia mums vilties dėl ilgalaikio kākāpo ir kitų rūšių, turinčių panašią populiacijos istoriją, išlikimo.”

Bet ar kaipkāpō šiuo atžvilgiu ypatingas? O gal tokia situacija galioja ir kitiems itin inbred gyvūnams? Tai yra galimybė, bet tai yra kitas klausimas, į kurį nori atsakyti daktaras Dussexas.

šaltinis:

Nicholas Dussex, Tomas Van der Valkas, Hernanas E. Moralesas, Christopheris W. Whitas, Davidas Dez-Del-Molino, Johanna von Sai Si, Yasminas Fosteris, Verena E. Kuchera, Katerina Gushansky, Aaronas Rui, Adamas M. Philipas, Jonas Kolacher, Kerstin Howe, William Chow, Sarah Pelan, Joanna D. Mendes Damas, Harris A. Lewin, Alex R. Hastie, Giulio Formenti, Olivier Fedrigo, Joseph Guhlin, Thomas WR Harrop, Marissa F. Lec, Peter K. Dearden , Ryanas Ha Getty, Fogelis J. Martinas, Vamsey Kodali, François Thibaud-Neesonas, Davidas Ironsas, Michaelas Knappas, Neilas J. Jermelis, Philipas Oona Robertsonas, Ronas Moorehouse’as, Andrew Digby, Darryl Ethan, Dade Vico, Jasonas Howardas, Erichas D. Jarvis, Bruce C. Robertson ir Love Dalén (2021). Kritiškai nykstančių kakāpō populiacijos genomikos analizė, Ląstelių genomika, Paskelbta internete 2021 m. rugsėjo 8 d., prieš spausdinant | doi:10.1016/j.xgen.2021.100002

26a8b4067816acd2da72f558fddc8dcfd5bed0cef52b4ee7357f679776e6c25d

Pastabos: Šio straipsnio autorių teisės priklauso GrrlScientist.Jei nenurodyta kitaip, visos medžiagos yra Forbes Šiuo Forbes Svetainės autorių teisės GrrlScientist.Joks asmuo ar subjektas negali kopijuoti, skelbti, naudoti komerciniais tikslais arba pretenduoti į autorystę bet kokios šiame dokumente esančios informacijos Forbes Svetainės be aiškaus raštiško GrrlScientist leidimo.

.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *