Угрожаемым гремучникам инбридинг помогает избавляться от вредных мутаций

Первое исследование недавней генетической истории угрожаемого вида гремучих змей показывает, что инбридинг, вызванный ограниченной средой обитания, может быть не таким вредным, как предсказывает теория.

Учёные предполагают, что восточные массасуги, возможно, предварительно адаптировались к жизни в небольших изолированных популяциях. В таких условиях самые опасные генетические мутации легко проявляются и отсеиваются естественным отбором.

Исследователи секвенировали геномы 90 восточных массасуг, которые были внесены в список угрожаемых по Закону об исчезающих видах в 2016 году из-за потери и фрагментации их водно-болотных угодий. Для сравнения также были секвенированы геномы 10 их близких родственников — западных массасуг, обычного вида с большими популяциями и без ограничений для скрещивания.

Команда из Университета штата Огайо обнаружила, что потенциально наиболее вредные генетические мутации были менее распространены у восточного вида, чем у западного. Это говорит о том, что ограничения для скрещивания в маленьких изолированных популяциях могут сопровождаться эволюционным преимуществом — способностью "вытеснять" генетические варианты, мешающие выживанию.

"Это явление недавно было описано у других исчезающих видов, но впервые показано у рептилий. Мы всегда беспокоимся о генетике, потере разнообразия и о том, что значит быть в маленькой популяции с большим количеством инбридинга. По крайней мере, у этого вида, возможно, это не такая уж большая проблема", — говорит старший автор исследования, профессор Х. Лайл Гиббс.

Механизм "очистки" генома

Хотя общее число потенциально вредных мутаций было выше у обычных западных массасуг, это не угрожало их выживанию, потому что большинство проблемных копий генов компенсировались защитными копиями. Это возможно только у гетерозигот — особей с двумя разными аллелями (копиями) конкретного гена. Из-за поколений инбридинга восточные массасуги с гораздо большей вероятностью имеют две одинаковые аллели.

"Вот почему инбридинг имеет последствия — потому что тогда появляются вместе две плохие аллели, без хорошей аллели для компенсации. Из-за большего инбридинга в целом вы получаете больше плохих мутаций вместе, но действительно плохие, поскольку они проявляются, также устраняются с гораздо большей скоростью", — объясняет Гиббс.

Влияние человека и выводы для сохранения вида

Анализ сужения генетического состава обоих видов за последние несколько сотен лет подтвердил влияние деятельности человека на среду обитания восточной массасуги. Сокращение популяций за этот период было более значительным у восточного вида.

Эти данные могут повлиять на природоохранные решения. Обычной практикой является внедрение змей из более генетически разнообразной популяции в изолированную группу для противодействия эффектам инбридинга. Однако, возможно, восточной массасуге больше пойдёт на пользу сохранение её среды обитания, в то время как генетика "позаботится о себе сама".

"Этот нелогичный результат заставляет нас переосмыслить, что такое жизнь в маленькой популяции, и действительно ли генетические проблемы так важны, как мы думаем. Это, конечно, не значит, что жизнь в маленькой популяции — это не плохо. Просто, возможно, генетические эффекты не так плохи, как мы думали", — заключает Гиббс.

Исследование опубликовано в журнале Molecular Ecology.