Ця ілюстрація показує реконструкцію палеохудожника трьох вимерлих видів носорогів, геноми яких були секвеновані в рамках дослідження. На передньому плані сибірський єдиноріг (Еласмотерій сибірський), а позаду два носорога Мерка (Stephanorhinus Kirchbergensis). На задньому плані шерстистий носоріг (Coelodonta antiquitatis). Авторство: Бет Зайкен
З часів Дарвіна виникло давнє питання про стосунки між п’ятьма живими видами носорогів у світі. Однією з причин, чому важко знайти відповіді, є те, що більшість носорогів вимерли до плейстоцену. Тепер дослідники повідомляють у журналі Осередок 24 серпня допомогли заповнити прогалини в еволюційному генеалогічному дереві носорогів шляхом аналізу геномів усіх п’яти живих видів разом із геномами трьох стародавніх і вимерлих видів.
Результати показують, що найдавніший розкол розділив африканську та євразійську лінії близько 16 мільйонів років тому. Вони також виявили, що, хоча популяції носорогів, що скорочуються, сьогодні мають нижчу генетичну різноманітність і більше інбридингу, ніж у минулому, носороги історично мали низький рівень генетичної різноманітності.
«Тепер ми можемо показати, що основна гілка на дереві життя носорогів знаходиться між географічними регіонами, Африка проти Євразії, а не між носорогами, які мають один проти двох рогів», — каже Лав Дален з Центру палеогенетики та Шведського музею. природознавства. «Другим важливим висновком є те, що всі носороги, навіть вимерлі, мають порівняно низьке генетичне різноманіття. Певною мірою це означає, що низьке генетичне різноманіття, яке ми бачимо у сучасних носорогів, які перебувають під загрозою зникнення, частково є наслідком їхньої біології.
«Усі вісім видів зазвичай демонстрували або постійне, але повільне зменшення чисельності популяції протягом останніх 2 мільйонів років, або безперервно невеликі розміри популяції протягом тривалих періодів часу», — сказав Мік Вестбері з Університету Копенгагена, Данія. «Постійно низькі розміри популяції можуть свідчити про те, що носороги в цілому пристосовані до низького рівня різноманітності».
Це уявлення узгоджується з очевидною відсутністю накопичених шкідливих мутацій у носорогів за останні десятиліття. Вестбері каже, що носороги, можливо, знищили шкідливі мутації за останні 100 років, що дозволило їм залишатися відносно здоровими, незважаючи на низьку генетичну різноманітність.
На нове дослідження надихнули наукову зустріч. Дален і Том Гілберт з Копенгагенського університету працювали окремо над різними видами носорогів. Вони зрозуміли, що якщо об’єднати зусилля разом із колегами по всьому світу, вони зможуть провести порівняльне дослідження всіх живих носорогів разом із трьома видами, які вимерли під час останнього льодовикового періоду.
Треба було подолати деякі проблеми, каже Шанлін Лю, Китайський аграрний університет, Пекін. «Коли ми вирішили зібрати всі дані про носорогів і провести порівняльне геномічне дослідження, ми також зіткнулися з проблемою «великих даних», — пояснив Лю.
Дані геному представляли різні типи даних, частково завдяки включенню як сучасних, так і стародавніх ДНК. Команді довелося розробити нові інструменти аналізу, щоб врахувати ці відмінності. Нові підходи та інструменти, розроблені ними, тепер можна застосувати до досліджень в інших таксономічних групах.
Дален каже, що результати «частково хороші новини, а частково ні». Схоже, що низький рівень генетичного різноманіття носорогів є частиною їх довгострокової історії і не призвів до збільшення проблем зі здоров’ям, пов’язаних із інбридингом та хвороботворними мутаціями.
«Однак ми також виявили, що сучасні носороги мають нижчу генетичну різноманітність і більш високий рівень інбридингу, порівняно з нашими історичними та доісторичними геномами носорогів», – говорить він. «Це свідчить про те, що недавнє скорочення популяції, викликане полюванням та знищенням середовища проживання, вплинуло на геноми. Це погано, оскільки низьке генетичне різноманіття та високий рівень інбридингу можуть збільшити ризик вимирання сучасних видів».
Дослідники кажуть, що результати дійсно мають певні практичні наслідки для збереження носорогів.
«Тепер ми знаємо, що низька різноманітність, яку ми бачимо у сучасних людей, може свідчити не про нездатність одужати, а про природний стан носорога», — каже Вестбері. «Ми можемо краще спрямовувати програми відновлення, щоб зосередитися на збільшенні чисельності популяції, а не на індивідуальному генетичному різноманітті».
Команда сподівається, що нові відкриття стануть корисними для продовження вивчення носорогів та їх збереження. Дален повідомляє, що його команда зараз працює над більш поглибленим дослідженням вимерлого шерстистого носорога. У той же час Вестбері бере участь у порівнянні геномів африканського чорного носорога, відібраних до нещодавнього зменшення чисельності популяції, з геномами сучасних особин.
«Ми сподіваємося, що це створить основу для кращого розуміння того, звідки могли виникнути переміщені популяції, прямі зміни в генетичному різноманітті та чи були якісь популяції втрачені назавжди через людей», – сказав Вестбері.
Довідка: 24 серпня 2021 р., Осередок.
DOI: 10.1016/j.cell.2021.07.032
Дослідники отримали підтримку від Європейської дослідницької ради, Незалежного дослідницького фонду Данії, Австралійської дослідницької ради, Agencia Estatal de Investigación, Медичного інституту Говарда Хьюза, GENCAT, Шведської дослідницької ради та Formas.
