Ящерицы в городах эволюционируют для лучшей термоустойчивости
Городские ящерицы в Пуэрто-Рико быстро и неоднократно эволюционировали, развив лучшую термоустойчивость по сравнению со своими лесными сородичами. Это адаптация к ландшафту из металлических заборов, бетонных стен и асфальта, который создаёт эффект «городского теплового острова».
«Городские ящерицы подвергаются воздействию более высоких температур. Мы обнаружили, что они способны сохранять функциональность при температурах в среднем на 0.82 °C (1.47 °F) выше во всех популяциях», — сообщила биолог Кристин Винчелл.
В одной из изученных популяций городские ящерицы могли оставаться активными при температуре выше 40 °C (104 °F). Для животного размером около 5 см (без хвоста) это значительная тепловая нагрузка.
«Лучшая термоустойчивость может иметь решающее значение в городской среде. Это расширяет их экологическую нишу», — отметила Винчелл.
Исследование, опубликованное 9 марта в журнале Nature Ecology & Evolution, показало, что эта адаптивная тепловая реакция проявляется только у ящериц, выросших в городе. Это пример естественного отбора, благоприятствующего фенотипической пластичности.
Скрытая суперспособность
Термоустойчивость — сложный признак, затрагивающий множество систем организма и потенциально сотни генов. Холоднокровные животные, такие как эти ящерицы, также могут регулировать температуру поведенчески.
«Большая часть этой истории в том, что целью отбора в городских тепловых островах является пластичность — способность особи адаптивно реагировать на свою среду», — пояснил соавтор исследования Шейн Кэмпбелл-Стэтон из UCLA. «Особи с высокой реактивностью — те, которые могут стать более термоустойчивыми при выращивании в городах, — получают преимущество от естественного отбора. Ключевое отличие в том, что адаптация проявляется только тогда, когда особь рождена и выращена в городской среде».
Сравнение городских и лесных ящериц
Исследователи изучили 150 ящериц вида Anolis cristatellus из четырёх муниципалитетов Пуэрто-Рико, включая столицу Сан-Хуан. В каждом месте были парные участки: один в городе, другой в близлежащем лесу.
Термоустойчивость оценивали по способности ящерицы перевернуться на лапы после помещения на спину. Температуру постепенно повышали, пока ящерица не переставала успешно выполнять задачу.
Генетические тесты тканей ящериц, подвергнутых воздействию холода, обычной и высокой температуры, выявили разные паттерны экспрессии генов у городских и лесных особей. Более того, был обнаружен единичный генетический вариант, последовательно различавшийся между городскими и лесными популяциями и связанный с различиями в термоустойчивости. Это указывает на то, что естественный отбор благоприятствует «генотипу высокой пластичности».
Быстрые и повторяющиеся изменения
«Мы видим, что городские ящерицы способны функционировать при значительно более высоких температурах. Когда мы смотрим на все дифференциально экспрессируемые гены, мы также видим довольно высокую повторяемость в том, как изменяются эти большие наборы генов. Но если увеличить масштаб, мы обнаружили не только один ген, но, по-видимому, единственный полиморфизм, который также неоднократно подвергается отбору в этих городских тепловых островах», — отметил Кэмпбелл-Стэтон.
Anolis cristatellus — вид, который Винчелл называет «урбанофильным» (городолюбивым). Они осваивают новую экологическую нишу, отсутствующую в лесной среде, но не зависят от человека.