Вулканические извержения навсегда изменили генетику нелетающих киви
Два мощных вулканических извержения, покрывших Новую Зеландию пеплом, навсегда изменили генетику птицы киви, как показало новое исследование Университета Торонто.
Бурые киви разделены на четыре различные линии, обитающие в разных частях Северного острова Новой Зеландии. Исследователи обнаружили, что извержения уничтожили большинство птиц и изолировали выживших, оставив немногих для передачи своих генов.
"Вы можете легко определить, из какого региона острова или популяции птица, взглянув на её ДНК. Они сильно дифференцированы, учитывая, что это один и тот же вид", — говорит ведущий автор исследования Джордан Беммелс.
Суперкомпьютерная модель катастрофы
Около 30 000 лет назад супервулкан Таупо покрыл обширные территории острова толстым слоем пепла и вулканических пород, выбросив более 1000 км³ материала. Почти 2000 лет назад произошло извержение в десять раз меньшего масштаба.
Исследование, опубликованное в Current Biology, проанализировало генетику и места обитания 57 бурых киви, собранных с 1980-х по 2000-е годы. Беммелс использовал суперкомпьютер для создания 2D-карт острова, разместив на них киви вместе с их генетическими данными.
В модель были заложены характеристики птиц: особенности среды обитания, склонность оставаться рядом с местом рождения и другие миграционные паттерны, а также масштаб воздействия двух извержений — от предполагаемого числа погибших киви до степени непригодности территорий для жизни.
Компьютер симулировал извержения и сравнил 12 возможных моделей воздействия на птиц. Затем была определена модель, которая размещала специфические линии киви ближе всего к их текущему местоположению с аналогичными генетическими характеристиками.
"Насколько мне известно, никто ранее не строил модель природной катастрофы подобным образом, чтобы увидеть её влияние на генетическое разнообразие и распределение генетических групп", — отмечает Беммелс.
Воссоединение популяций за тысячелетия
Наиболее вероятное объяснение: первое извержение уничтожило большинство птиц, оставив несколько особей на окраинах острова. Выжившие группы, вероятно, оставались изолированными из-за естественных барьеров (рек, гор), но в течение тысяч лет снова вступили в контакт. Второе, меньшее извержение имело схожий эффект: гибель, дальнейшая изоляция и усиление генетических сигнатур по мере передачи генов выжившими.
Результаты также предполагают, что киви медленно начали возвращаться к центру острова, повторно заселяя земли по мере их восстановления. На протяжении поколений они передавали специфические генетические сигнатуры, обнаруженные сегодня.
Хотя люди разрушили большую часть среды обитания киви и продолжают способствовать их статусу угрожаемого вида, это воздействие не могло полностью объяснить генетические различия. Коренные народы маори населяют остров около 700 лет, а европейцы массово иммигрировали лишь около 160 лет назад — слишком недавно, чтобы объяснить дивергенцию.
Фактически, Беммелс подтвердил теорию, ранее предложенную лабораторией Вейра: вид уже начинал разделяться на четыре линии, но извержения резко усилили это разделение.
Исследование, частично финансируемое грантами NSERC, бросает вызов идее, что только долгосрочные геологические изменения (изменение климата, оледенения, формирование горных хребтов) могут влиять на вид на протяжении веков.
"Люди склонны фокусироваться на очень медленных изменениях. Это может открыть двери для изучения того, как крупные катастрофы, быстро уничтожающие популяции, могут оставлять наследие у других видов", — говорит Беммелс.