Klimatske promjene utječu na genetsku raznolikost vrste: Analiza genoma alpskog svizaca

Klimatske promjene utječu na genetsku raznolikost vrste: Analiza genoma alpskog svizaca
Klimatske promjene utječu na genetsku raznolikost vrste: Analiza genoma alpskog svizaca
Anonim

Koje učinke klimatske promjene imaju na genetsku raznolikost živih organizama? U studiji koju je vodio Charité - Universitätsmedizin Berlin, međunarodni tim istraživača proučavao je genom alpskog svizaca, ostatka iz ledenog doba koji danas živi u velikom broju na visokim alpskim livadama. Rezultati su bili neočekivani: utvrđeno je da je ova vrsta najmanje genetski raznolika od svih do sada proučavanih divljih sisavaca. Objašnjenje je pronađeno u genetskoj prošlosti svizaca. Alpski svizac izgubio je svoju genetsku raznolikost tijekom klimatskih događaja povezanih s ledenim dobom i od tada nije mogao povratiti svoju raznolikost. Rezultati ove studije objavljeni su u časopisu Current Biology.

Veliki glodavac iz obitelji vjeverica, alpski svizac živi na visokom planinskom terenu koji se nalazi iza drvoreda. Međunarodni tim istraživača sada je uspješno dešifrirao genom životinje i otkrio da su pojedinačne testirane životinje genetski vrlo slične. Zapravo, genetska raznolikost životinje niža je od one kod bilo kojeg drugog divljeg sisavca čiji je genom genetski sekvenciran. "Bili smo jako iznenađeni ovim otkrićem. Niska genetska raznolikost prvenstveno se nalazi među visoko ugroženim vrstama kao što je, na primjer, planinska gorila. Broj populacija alpskog svizaca, međutim, kreće se u stotinama tisuća, zbog čega vrsta ne smatra se ugroženim", objašnjava prof. dr. Markus Ralser, direktor Charitéovog instituta za biokemiju i istraživač s ukupnom odgovornošću za studiju koju je zajedno vodio Institut Francis Crick.

Budući da se niska genetska raznolikost alpskog svizaca ne može objasniti trenutnim životnim i uzgojnim navikama životinje, istraživači su koristili računalno utemeljenu analizu kako bi rekonstruirali genetsku prošlost svizaca. Nakon što su spojili rezultate sveobuhvatne genetske analize s podacima iz fosilnih zapisa, znanstvenici su došli do zaključka da je alpski svizac izgubio genetsku raznolikost kao rezultat višestrukih prilagodbi povezanih s klimom tijekom posljednjeg ledenog doba. Jedna od tih prilagodbi dogodila se tijekom životinjske kolonizacije pleistocenske stepe na početku posljednjeg ledenog doba (prije između 110 000 i 115 000 godina). Drugi se dogodio kada je pleistocenska stepa ponovno nestala pred kraj ledenog doba (prije između 10 000 i 15 000 godina). Od tada svizci nastanjuju visinske travnjake Alpa, gdje su temperature slične onima u pleistocenskom stepskom staništu. Istraživači su pronašli dokaze koji upućuju na to da je prilagodba svizaca na niže temperature pleistocenske stepe rezultirala duljim vremenom generacije i smanjenjem stope genetskih mutacija. Ovaj razvoj događaja značio je da životinje nisu mogle učinkovito regenerirati svoju genetsku raznolikost. Ukupni rezultati sugeriraju da je stopa evolucije genoma iznimno niska kod alpskih svizaca.

Komentirajući značaj njihovih rezultata, prof. Ralser kaže: "Naša studija pokazuje da klimatske promjene mogu imati izuzetno dugoročne učinke na genetsku raznolikost vrste. To ranije nije bilo prikazano u tako jasnim detaljima Kada vrsta pokazuje vrlo malu genetsku raznolikost, to može biti posljedica klimatskih događaja koji su se dogodili prije mnogo tisuća godina, " dodaje: "Izvanredno je da je alpski svizac uspio preživjeti tisućama godina unatoč svojoj niskoj genetskoj raznolikosti. " Uostalom, nedostatak genetske varijacije može značiti smanjenu sposobnost prilagodbe promjenama, čineći zahvaćenu vrstu osjetljivijom i na bolesti i na promijenjene okolišne uvjete - uključujući promjene u lokalnoj klimi."

Sažimajući nalaze studije, prof. Ralser objašnjava: "Rezultate studije trebamo shvatiti ozbiljno, jer možemo vidjeti slična upozorenja iz prošlosti. U 19. stoljeću golub putnik bio je jedna od najrasprostranjenijih vrsta kopnenih ptica na sjevernoj hemisferi, ali je je potpuno izbrisan u roku od samo nekoliko godina. Moguće je da je niska genetska raznolikost igrala ulogu u tome." Izlažući svoje planove za daljnja istraživanja, dodaje: "Važan sljedeći korak bio bi pobliže proučavanje drugih životinja koje su, poput alpskog svizaca, uspjele preživjeti ledeno doba. Ove životinje mogu biti zarobljene u sličnom stanju niske genetske raznolikosti. Trenutačno se procjene rizika od izumiranja određene vrste prvenstveno temelje na broju životinja sposobnih za razmnožavanje. Trebali bismo preispitati treba li to biti jedini kriterij koji koristimo."

Prof. Dr. Markus Ralser imenovan je Einsteinovim profesorom biokemije na Charitéu u svibnju 2018. Stručnjak za metabolizam, prof. Ralser došao je u Charité nakon što je proveo vrijeme na Institutu Francis Crick u Londonu i na Sveučilištu Cambridge, gdje je vodio timove uključene u ovo studija. Ostali istraživači uključeni u istraživanje potječu sa Sveučilišta u Sheffieldu, Sveučilišta Bielefeld, Instituta za molekularnu genetiku Max Planck i drugih institucija. Istraživači su prvotno krenuli proučavati genom alpskog svizaca kako bi bolje razumjeli metabolizam lipida životinje.

Popularna tema