Ученые установили, что низкое генетическое разнообразие странствующего голубя было связано с большим размером его популяции, в которой усиленно работал естественный отбор. По этим причинам голуби не смогли приспособиться к внешнему шоку, обусловленному деятельностью человека.
К такому выводу пришли американские специалисты из Калифорнийского университета, чья статья опубликована в свежем выпуске журнала Science.
Североамериканские странствующие голуби были одной из самых многочисленных птиц в истории Земли. На пике расцвета их общая численность достигала 3-5 млрд особей: очевидцы рассказывают, что многотысячные стаи этих птиц, пролетая, надолго заслоняли солнечный свет. Однако из-за действий человека к концу XIX века численность странствующего голубя резко упала, а в 1914 году в неволе умел последний представитель данного вида.
До сих пор остается загадкой, почему столь многочисленный вид мог исчезнуть в такие короткие сроки. Авторы статьи попытались пролить свет на этот вопрос, проанализировав митохондриальную ДНК, извлеченную из 41 тушки странствующего голубя, которые хранятся в американских музеях. Для сравнения они изучили ДНК полосатохвостого голубя – это самый близкий ныне живущий родич странствующего голубя, которые, в отличие от него, обладает весьма низкой численностью (около 2 млн особей).
Выяснилось, что странствующие голуби отличались низким генетическим разнообразием, что вполне согласуется с выводами предыдущих исследований. На первый взгляд, это звучит парадоксально – в большой популяции должно встречаться больше генетических вариаций, чем в маленькой. На самом деле, этот парадокс уже более 40 лет тому назад подметил британский биолог Ричард Левонтин, который указал, что генетическое разнообразие той или иной популяции далеко не всегда зависит от ее размера.
В случае со странствующими голубями предполагалось, что их низкое генетическое разнообразие объясняется эффектом бутылочного горлышка. Этот эффект возникает, когда численность популяции резко падает, а затем вновь восстанавливается, но уже утратив большую часть генетических вариаций. Однако авторы статьи предложили другое объяснение, в основу которого легло представление о естественном отборе и сцепленной наследственности.
Дело в том, что гены не наследуются независимо друг от друга – они находятся в хромосомах, и вместе с геном, сохранению которого благоприятствует естественный отбор, из поколения в поколение передаются близлежащие участки ДНК. Получается, когда встречаемость какой-то одной благоприятной вариации возрастает, сцепленные с ней гены вытесняют все прочие. Это приводит к уменьшению общего генетического разнообразия.
Высокая численность сыграла с голубями злую шутку
Известно, что в больших популяциях естественный отбор работает сильнее. И действительно, авторы статьи выявили у странствующего голубя как минимум 32 гена, на которые он активно действовал. Эти гены связаны с иммунной системой и стрессоустойчивостью - необходимые качества для птиц, которые живут большими группами, где высок риск развития инфекций. Но из-за отбора, нацеленного на эти гены, падало разнообразие и в других участках генома.
В частности, исследователи установили, что особо низкое число вариаций было у странствующих голубях в тех участках ДНК, которые находятся в центральной части хромосом. Именно их почти не затрагивает кроссинговер – процесс обмена участками гомологичных хромосом в процессе мейоза. Теоретически, именно кроссинговер может разорвать связь между генами, на которые идет отбор, и сцепленными с ними участками ДНК, нейтральными с точки зрения выживания.
Получается, из-за естественного отбора, который повысил приспособленность странствующих голубей к существованию в больших стаях, они утратили способность адаптироваться к иному образу жизни, которая напрямую зависит от уровня генетического разнообразия (чем он ниже, тем меньше вероятность, что найдутся особи с генами, необходимыми для выживания в изменившихся условиях). Именно здесь, считают ученые, и кроется причина вымирания самой массовой птицы на Земле.
