На этой иллюстрации показана реконструкция палеохудожником трех вымерших видов носорогов, чьи геномы были секвенированы в рамках исследования. На переднем плане - сибирский единорог (Эласмотерий сибирский), а за ними два носорога Merck (Стефанорхинус кирхбергенсис). На дальнем фоне - шерстистый носорог (Целодонта антикитатис). Предоставлено: Бет Зайкен.
Еще во времена Дарвина возник давний вопрос о взаимоотношениях между пятью видами носорогов, живущих в мире. Одна из причин, по которой трудно найти ответы, заключается в том, что большинство носорогов вымерли до плейстоцена. Теперь исследователи, сообщающие в журнале Ячейка 24 августа помогли заполнить пробелы в эволюционном генеалогическом древе носорогов, проанализировав геномы всех пяти живых видов вместе с геномами трех древних и вымерших видов.
Полученные данные показывают, что древнейший раскол разделили африканские и евразийские родословные около 16 миллионов лет назад. Они также обнаружили, что - хотя сегодня сокращающиеся популяции носорогов имеют меньшее генетическое разнообразие и больше инбридингов, чем в прошлом, - носороги исторически имели низкий уровень генетического разнообразия.
«Теперь мы можем показать, что основная ветвь древа жизни носорогов находится между географическими регионами, Африка против Евразии, а не между носорогами, у которых один рог против двух», - говорит Лав Дален из Центра палеогенетики и Шведского музея. естествознания. «Второй важный вывод заключается в том, что все носороги, даже вымершие, обладают сравнительно низким генетическим разнообразием. В некоторой степени это означает, что низкое генетическое разнообразие, которое мы наблюдаем у современных носорогов, которые все находятся под угрозой исчезновения, отчасти является следствием их биологии.
«Все восемь видов в целом демонстрировали либо постоянное, но медленное уменьшение численности популяции в течение последних 2 миллионов лет, либо постоянно небольшие размеры популяции в течение длительных периодов времени», - сказал Мик Вестбери из Копенгагенского университета, Дания. «Постоянно низкие размеры популяции могут указывать на то, что носороги в целом адаптированы к низкому уровню разнообразия».
Это мнение согласуется с очевидным отсутствием накопленных вредных мутаций у носорогов за последние десятилетия. Уэстбери говорит, что носороги, возможно, избавились от вредных мутаций за последние 100 лет, что позволило им оставаться относительно здоровыми, несмотря на низкое генетическое разнообразие.
Новое исследование было вдохновлено на научном собрании. Дален и Том Гилберт из Копенгагенского университета работали отдельно над разными видами носорогов. Они поняли, что если они объединят усилия вместе с коллегами по всему миру, они смогут провести сравнительное исследование всех живых носорогов вместе с тремя видами, которые вымерли во время последнего ледникового периода.
По словам Шанлинь Лю, Китайского сельскохозяйственного университета, Пекин, необходимо было преодолеть некоторые трудности. «Когда мы решили собрать воедино все данные о носорогах и провести сравнительное исследование геномики, мы также столкнулись с проблемой« больших данных », - пояснил Лю.
Данные генома представляли разные типы данных, отчасти из-за включения как современных, так и древних ДНК. Команде пришлось разработать новые инструменты анализа, чтобы учесть эти различия. Разработанные ими новые подходы и инструменты теперь могут быть применены к исследованиям в других таксономических группах.
Дален говорит, что результаты являются «частично хорошей новостью, а частично - нет». Похоже, что низкий уровень генетического разнообразия носорогов является частью их долгой истории и не привел к увеличению проблем со здоровьем, связанных с инбридингом и болезнетворными мутациями.
«Однако мы также обнаружили, что современные носороги имеют более низкое генетическое разнообразие и более высокий уровень инбридинга по сравнению с нашими историческими и доисторическими геномами носорогов», - говорит он. «Это говорит о том, что недавнее сокращение численности населения, вызванное охотой и разрушением среды обитания, повлияло на геномы. Это нехорошо, поскольку низкое генетическое разнообразие и высокий уровень инбридинга могут увеличить риск исчезновения современных видов ».
По словам исследователей, полученные данные имеют практическое значение для сохранения носорогов.
«Теперь мы знаем, что низкое разнообразие, которое мы наблюдаем у современных людей, может свидетельствовать не о неспособности выздороветь, а о естественном состоянии носорогов», - говорит Вестбери. «Мы можем лучше направлять программы восстановления, чтобы они были сосредоточены на увеличении размера популяции, а не на индивидуальном генетическом разнообразии».
Команда надеется, что новые результаты будут полезны для дальнейшего изучения носорогов и их сохранения. Дален сообщает, что его команда сейчас работает над более глубоким изучением вымерших шерстистых носорогов. Между тем, Вестбери занимается сравнением геномов африканских черных носорогов, отобранных до недавнего уменьшения численности популяции, с геномами современных особей.
«Мы надеемся, что это обеспечит основу для лучшего понимания того, откуда могли возникнуть перемещенные популяции, прямых изменений в генетическом разнообразии, и могли ли какие-либо популяции быть потеряны навсегда из-за людей», - сказал Вестбери.
Справка: 24 августа 2021 г., Ячейка.
DOI: 10.1016 / j.cell.2021.07.032
Исследователи получили поддержку Европейского исследовательского совета, Датского независимого исследовательского фонда, Австралийского исследовательского совета, Agencia Estatal de Investigación, Медицинского института Говарда Хьюза, GENCAT, Шведского исследовательского совета и Formas.
