Нарвалы миллион лет живут с низким генетическим разнообразием и процветают
Датские исследователи секвенировали геном нарвала — арктического кита, знаменитого рогоподобным бивнем на лбу. Их работа, опубликованная 1 мая в журнале iScience, показывает, что по сравнению с другими арктическими морскими млекопитающими нарвалы имеют низкое генетическое разнообразие, что обычно указывает на трудности вида. Однако популяции нарвалов насчитывают сотни тысяч особей. Учёные предупреждают, что они всё ещё уязвимы к изменению климата и деятельности человека в Арктике.
Низкое генетическое разнообразие исторически считалось приговором для вида, поскольку предполагалось, что меньшая вариация ДНК ограничивает возможности естественного отбора и адаптации к изменениям среды. Но это исследование предполагает, что всё может быть сложнее.
«Существует представление, что для выживания и устойчивости к изменениям необходимо высокое генетическое разнообразие. Но вот этот вид на протяжении последнего миллиона лет имел низкое генетическое разнообразие и всё ещё существует — более того, он относительно многочислен», — говорит Элин Лоренцен, доцент и куратор Музея естественной истории Дании. Текущая оценка популяции нарвалов — около 170 000 особей, что в прошлом году позволило изменить их статус в Красном списке МСОП с «Близкий к уязвимому положению» на «Вызывающий наименьшие опасения».
«Это показывает, что простое количество особей не указывает на уровень геномного разнообразия вида, и наоборот. Связывать эти два параметра, по-видимому, не так просто, как считалось ранее», — говорит Лоренцен.
Интересно, что низкое генетическое разнообразие нарвалов, по-видимому, уникально для этого вида. У нескольких других арктических видов, включая их ближайшего родственника — белуху, уровень геномного разнообразия выше.
Обычно случаи низкого генетического разнообразия происходят от инбридинга или эффекта бутылочного горлышка, когда популяция резко сокращается, а выжившие особи восстанавливают численность из ограниченного генетического фонда. Однако ни одна из этих причин, ведущих к накоплению неблагоприятных генетических вариантов, не объясняет ситуацию с нарвалами. Авторы предполагают, что начало последнего ледникового периода примерно 115 000 лет назад могло создать идеальную среду обитания, в которой нарвалы, чья популяция тогда, вероятно, была значительно меньше, могли быстро размножиться.
«Длительное низкое генетическое разнообразие нарвалов могло позволить им развить различные механизмы для существования с ограниченным геномом», — говорит Майкл Винсент Уэстбери, постдокторант Музея естественной истории Дании.
Авторы предостерегают, что хотя большинство популяций нарвалов сейчас чувствуют себя хорошо, их узкая специализация и привязанность к Арктике — региону, который, как ожидается, будет наиболее сильно затронут изменением климата — означают, что они остаются уязвимыми в ближайшие десятилетия. «Наше исследование не может сказать, смогут ли нарвалы адаптироваться или обладают ли они пластичностью, чтобы быть устойчивыми к этим быстрым изменениям, — говорит Лоренцен. — Но мы можем сказать, что они имели это низкое генетическое разнообразие очень долгое время и всё ещё существуют».
В идеале Лоренцен и Уэстбери хотели бы, чтобы их работа повлияла на сохранение этого харизматичного животного. «Нарвалы имеют культурное значение для датской национальной истории», — говорит Лоренцен. Она отмечает, что в датских водах нарвалы не обитают, но их бивни активно торговались как рога единорогов в эпоху викингов, а сегодня нарвалы — высокоценный объект охоты в Гренландии. «Их распространённость в датской культуре представляет собой долгую дружбу между Гренландией и Данией, — говорит она, — даже трон для коронации датского короля Фредерика III 1640 года сделан из бивней нарвала».
В дальнейшем авторы заинтересованы в изучении того, присутствует ли эта неожиданная находка у нарвалов и у других видов. Для этого в планах будущих исследований — проведение геномных анализов и расширение генетического понимания различных арктических видов, как наземных, так и морских.
«Это исследование показывает, что по мере появления новых данных мы можем ставить под сомнение общепринятые представления о том, что генетическое разнообразие предсказывает выживаемость вида, — говорит Уэстбери. — В конечном счёте, этот анализ — всего лишь один шаг в большой предстоящей работе».