Где растет перец: история после ледникового периода
Исследователи из Швейцарского федерального института исследований леса, снега и ландшафта (WSL) в рамках международного исследования реконструировали историю распространения черного перца за последние 21 000 лет. Используя новый подход, они обнаружили, в частности, что после последнего ледникового периода растение мигрировало слишком медленно, чтобы занять весь свой потенциальный ареал.
Исследование опубликовано в журнале Diversity and Distributions.
Дикая форма перца (Piper nigrum) встречается только в Западных Гатах — горной цепи на юго-западе Индии. Именно оттуда перец, как ценный товар, впервые попал в Европу в Средние века.
Новый подход
Биолог WSL Михаэль Нобис вместе с исследователями из Индии и Японии изучил, как менялся ареал этого растения-лианы с пика последнего оледенения, используя новый подход.
Часть команды проанализировала генетический материал диких растений перца по всему ареалу, чтобы найти следы миграции вида. Например, более высокое генетическое разнообразие указывает на районы, заселенные раньше.
Независимо от этих данных популяционной генетики, Нобис реконструировал историю распространения перца с помощью разработанной им динамической модели распределения "KISSMig". Модель симулировала прошлое распространение перца на основе его современного ареала и изменений климата с последнего ледникового периода. Однако результаты варьировались в зависимости от заданной в модели скорости миграции вида и предположений о подходящем для него климате.
Затем исследователи объединили оба анализа: интегрировали данные популяционной генетики в свое моделирование распределения.
"Это не принципиально ново, — говорит Нобис. — Но мы впервые попробовали это с KISSMig, очень простой моделью".
Благодаря простоте модель работает очень быстро, что позволило провести множество симуляций и выбрать ту, которая лучше всего согласуется с генетическими данными.
"Эта оптимизация значительно снизила неопределенности в отношении предполагаемой скорости миграции и климатической пригодности".
С юга на север
С помощью комбинированного подхода исследователи показали, что после ледникового периода перец, вероятно, был распространен гораздо шире, чем сегодня: тогда он занимал сплошную территорию на юге Западных Гат, включая прибрежные регионы. На севере гор, где климат был неподходящим, его изначально не было.
Около 15 000 лет назад климат резко изменился, и потенциальный ареал быстро расширился на север. Растение последовало за ним. Однако ему не удалось заселить всю подходящую территорию — его фактическое распространение отставало от потенциального.
"Очевидно, изменение климата в то время происходило быстрее, чем скорость миграции перца", — объясняет Нобис. За последние 5000 лет популяция в итоге разделилась на несколько меньших, которые до сих населяют Западные Гаты.
Вместе лучше
"Модель распределения с включенной генетикой дала значительно более надежные результаты, чем модель без нее", — говорит Нобис. Однако когда оба метода проводились отдельно и сравнивались только конечные результаты, они часто плохо совпадали.
Команда выбрала перец, потому что по нему были доступны генетические данные со всего ареала, и ожидалась сравнительно простая история распространения.
После успешного теста исследователи теперь планируют изучить с помощью этого метода другие виды в Европе и Швейцарии. Улучшенный подход может дать важную информацию: предыдущая скорость миграции вида может быть использована для лучшего прогнозирования последствий будущих изменений климата.
Такие реконструкции также выявляют давно заселенные районы, которые часто характеризуются высоким генетическим разнообразием. Например, исследователи определили районы, которые могут служить генетическими резервуарами для этого важного пряного растения.