Ученые изучали лужайных лягушек, чтобы определить горячие точки генетических вариаций и места, где климатический кризис может уничтожить популяции, слишком однородные для адаптации.
Ученые предупреждают, что даже широко распространенные виды могут быть геномно уязвимы к климатическому кризису. Изучая ДНК лужиных лягушек, живущих в тропических лесах Центральной Африки, ученые обнаружили, что области с высокими экологическими изменениями способствуют высокой генетической изменчивости. Если эти разнообразные среды обитания и живущие там лягушки будут потеряны, генетические варианты, которые могли бы позволить видам эволюционировать, чтобы пережить климатический кризис, также могут быть потеряны. Между тем, популяции с низкой генетической изменчивостью могут быстро вымереть, не имея возможности адаптироваться.
«Как правило, чем больше геномных вариаций внутри популяции, тем больше вероятность, что они смогут реагировать на изменения в окружающей среде, например, на будущее изменение климата», — сказала доктор Кортни Миллер из Университета Нового Орлеана, ведущий автор исследования. в Границы в области природоохранной науки.
«Мы хотели определить движущие силы геномных вариаций и то, как население может реагировать на будущее изменение климата», — добавил доктор Жеро Тасс Табу из Университета Буэа, второй автор.
Выживает сильнейший
Ожидается, что климатический кризис очень быстро изменит лицо мира. Если животные не смогут найти подходящую среду обитания, им придется адаптироваться либо путем эволюции, либо путем изменения поведения. Чем больше генетического разнообразия у вида, тем больше вероятность того, что он сможет успешно эволюционировать и выжить.
Прогнозируется, что тропические леса Гвинейского залива и бассейна реки Конго особенно серьезно пострадают от климатического кризиса. Эти леса также являются «горячими точками» биоразнообразия. Этому могут способствовать несколько факторов, отделяющих популяции видов друг от друга, чтобы они со временем становились более отчетливыми: расстояние, физические барьеры, такие как большие реки, изменения окружающей среды и фрагментация леса во время плейстоцена.
Широко распространенный вид, такой как лужайные лягушки, представляет собой идеальную модель для выяснения влияния этих факторов на генетическую изменчивость, что имеет решающее значение для понимания геномной уязвимости видов — насколько вероятно, что они смогут эволюционно адаптироваться к изменению климата.
Ученые отобрали образцы 191 лягушки в разных местах и средах обитания, извлекли ДНК и составили карту возникновения различных вариантов. Затем они использовали переменные окружающей среды, связанные с биологией и поведением лягушек, чтобы составить карту различий между средами обитания лягушек: годовая температура и количество осадков, а также то, насколько они различаются в течение года, а также количество осадков в самый холодный квартал года.
Они использовали прогнозы того, как эти переменные изменятся в связи с климатическим кризисом, для моделирования будущей среды обитания лягушек. Они также изучили модели прошлого климата, чтобы понять, как наличие среды обитания в плейстоцене могло повлиять на современные изменения.
Горячие точки среды обитания
Объединение этих данных и их анализ с помощью специализированных статистических методов позволили ученым выявить наиболее важные силы, влияющие на генетическую изменчивость лужиных лягушек, и определить области, где лягушки будут более геномно уязвимы. Команда обнаружила, что у лужистых лягушек на генетическую изменчивость влияет расстояние между участками, но в первую очередь они предсказываются окружающей средой. Особое влияние оказали сезонные характеры осадков. Ландшафты с несколькими типами среды обитания в непосредственной близости также перекрываются с областями высокой генетической изменчивости.
«Изменение количества осадков является основным фактором экологических изменений генома этой лягушки», — сказал Миллер. «Лягушки, обитающие в Камерунском нагорье, в экотоне лесов и саванн на юге центрального Камеруна, по всему экватору и от побережья до внутренних районов Габона, возможно, с большей вероятностью будут идти в ногу с будущим изменением климата».
Ученые также определили несколько областей, где популяции лягушек могут не иметь достаточной генетической изменчивости, чтобы адаптироваться к резким изменениям среды обитания, например, на юго-западе Габона.
Команда предполагает, что эти результаты и аналогичные исследования различных видов могут быть полезны для планирования природоохранных мероприятий. Однако ученые предупреждают, что их анализ лишь частично отражает генетические вариации лягушек, и что для полного понимания влияния этих вариантов на будущее выживание лягушек-лужиц нам необходимо связать их с фенотипическими особенностями.
«Мы не смогли идентифицировать варианты, находящиеся в стадии отбора, что могло бы дать дополнительное представление об адаптивном потенциале», — сказал Тассе Табуэ. «Но усилия по сохранению могли бы быть сосредоточены на сохранении территорий с высокой геномной вариативностью, исходя из предположения, что в этих областях обитают особи, которые с большей вероятностью выживут, учитывая изменение окружающей среды».
Предоставлено Frontiers
Фотография центральноафриканской лужиной лягушки, сделанная доктором Хилтоном Оямагути и предоставленная с его любезного разрешения. Фото: доктор Хилтон Оямагучи.