«Поэтапное изменение» в сохранении необходимо для того, чтобы помочь спасти виды от вымирания в будущем, считает ученый из Университета Восточной Англии (UEA).
Профессор эволюционной генетики Кок ван Остерхоут призывает к разумному использованию геномных данных, чтобы сделать популяции более устойчивыми к будущему генетическому дрейфу и инбридингу, и предлагает новую «дорожную карту» для того, что необходимо сделать для сохранения, чтобы достичь этого.
Десятилетия работы генетиков по сохранению и международные договоры, такие как Конвенция ООН о биологическом разнообразии, пытались улучшить состояние биоразнообразия и сохранить генетическое разнообразие в различных формах жизни на Земле.
Однако, согласно последнему докладу о глобальной оценке в 2019 году, сокращение биоразнообразия только ускоряется, и один миллион видов находится под угрозой исчезновения. Красная книга Международного союза охраны природы (МСОП) также показывает, что 44,3% видов в настоящее время находятся в состоянии сокращения.
Способствуя этому, недавние пожары в Амазонии и Австралии превратили обширные участки среды обитания, изменение климата создает дополнительную нагрузку на население, и во всем мире примерно 75% инфраструктуры, запланированной на 2050 год, еще предстоит построить.
Профессор ван Оостерхаут из Школы наук об окружающей среде UEA, пишущий в журнале Nature Ecology & Evolution , предупреждает, что необходимо сделать больше, чем просто свести к минимуму утрату биоразнообразия и генетических вариаций.
За последние полвека специалисты по сохранению генетики проанализировали генетические вариации и сосредоточились на том, чтобы сохранить их у угрожаемых видов. Хотя это важно, профессор ван Остерхоут говорит, что они проигнорировали существенную часть генома, которая лишена вариаций, одинаковая для разных видов. Это нуклеотиды ДНК, которые были сохранены в течение миллионов лет эволюции.
Эти части генома находятся под строгим отбором, и если мутации происходят в этих так называемых «ультраконсервативных элементах», они вредны для пригодности людей. Когда популяция сокращается, эти мутации обнаруживаются в результате инбридинга, поэтому и без того страдающая популяция подвергается еще большему риску.
Однако геномика может выявить наличие этой «мутационной нагрузки» на молекулярном уровне, используя инструменты, разработанные для людей и модельных животных, таких как мыши и крысы.
Проф. Ван Остерхоут сказал: «Учитывая, что все эти исследования исследуют одни и те же ультраконсервативные элементы, мутационная нагрузка может быть напрямую сопоставлена между видами. Следовательно, анализы, разработанные в геномике человека, могут быть универсально применены ко всему древу жизни, что делает их очень перспективные инструменты для сохранения геномики.
«Теперь мы знаем последовательности ДНК этих ультраконсервативных областей в геномах видов, находящихся под угрозой исчезновения. Это означает, что мы можем также идентифицировать плохие мутации, когда мы секвенируем этих людей. Это стало относительно дешевым и быстрым».
Сохранение геномики может также помочь улучшить разведение в неволе в зоопарках. Вместо того, чтобы просто минимизировать частоту инбридинга, владельцы племенных книг могут использовать данные о мутационной нагрузке отдельных особей, чтобы взять на себя роль естественного отбора в окружающей среде зоопарка.
«Имея эти данные и знания о том, какие последовательности ДНК следует искать, мы можем выбрать эти плохие мутации еще до того, как они станут« подвержены »инбридингу», - сказал профессор ван Остерхаут.
«Это поможет предотвратить - или даже повернуть вспять - ухудшение генофонда часто небольших популяций зоопарка. Данные о мутационной нагрузке также могут быть использованы для снижения риска непреднамеренного повторного введения вредных мутаций в дикую природу во время генетического спасения Такое сохранение на основе геномики сделало бы популяции более устойчивыми к генетическому дрейфу и инбридингу ».
В своей статье профессор ван Остерхаут предлагает метод, который позволяет избежать потери ценной генетической изменчивости, неизбежного следствия отбора. Он включает в себя отбор двух лучших потомков из всех пар размножения, то есть двух с наименьшим количеством плохих мутаций. Это уменьшит мутационную нагрузку, сохранит полезную генетическую изменчивость и сделает популяцию зоопарка и виды более устойчивыми к текущему и будущему инбридингу.
Проф. Ван Остерхоут предупреждает, что еще предстоит проделать работу, чтобы сделать эти геномные подходы надежными, практическими инструментами сохранения. «Мы до сих пор не знаем, как мутационная нагрузка влияет на физическую форму людей в естественной среде», - сказал он. «Поэтому срочно необходимо преобразовать эти геномные данные в метрики, которые имеют отношение к сохранению».
«К счастью, с учетом того, что в настоящее время консорциумы секвенируют тысячи геномов, данные быстро генерируются. Вместе с богатыми архивами образцов, которые были собраны для некоторых из наших видов, находящихся под угрозой исчезновения, в течение десятилетий, таких как розовый голубь и попугай эха, это помочь преобразовать геномные данные в информацию, которая имеет отношение к сохранению, например, о пригодности людей в их естественной среде и жизнеспособности их популяций.
«Мы должны иметь возможность ранжировать особей и виды в соответствии с их мутационной нагрузкой и относительным уровнем инбридинга, тем самым улучшая Красный список животных, которые в настоящее время находятся в упадке».