Масштабный анализ генома, проведённый специалистами из Сиднейского университета и Техасского университета A&M, кардинально меняет устоявшиеся представления об эволюции коал. Исследование, результаты которого были опубликованы в престижном журнале «Молекулярная биология и эволюция» (издательство Oxford University Press), демонстрирует, что эти сумчатые (Phascolarctos cinereus) пережили серьёзное сокращение популяции примерно 100 000 лет назад — то есть задолго до появления человека на австралийском континенте. Согласно полученным данным, все ныне живущие особи происходят от единственной предковой линии, которая сумела выжить в условиях резких климатических изменений, включая интенсивные ледниковые периоды.
Примечательно, что современные коалы сталкиваются уже с совершенно иным набором угроз, среди которых исследователи выделяют охоту, массированную расчистку земель, разрушительные лесные пожары и болезни. Однако, как подчёркивают авторы работы, генетическая история вида уходит корнями в гораздо более древние времена, нежели предполагалось ранее. Аспирант Тоби Ковач, возглавивший исследование, пояснил: «Это открытие переписывает временную шкалу генетической истории коал в Австралии. Рассчитывая скорость мутаций в современных популяциях, мы можем оценить и построить генетическую хронологию назад, вплоть до 100 000 лет назад, что даёт нам уникальное представление о генетическом разнообразии и размерах древних популяций коал».
ДНК коалы раскрывает скрытую историю культуры
Как отметил г-н Ковач, имеющиеся палеонтологические свидетельства слишком фрагментарны, чтобы точно определить, сколько именно коал обитало в Австралии 100 000 лет назад. Тем не менее, геномные данные способны восполнить эти пробелы, сохраняя информацию о более ранних размерах популяций и колебаниях генетического разнообразия. «Геномный анализ наглядно демонстрирует, что в прошлом популяция коал значительно сокращалась из-за изменения климата и утраты среды обитания. Когда же условия окружающей среды становились благоприятными, их численность восстанавливалась, и они вновь распространялись на большую часть восточной Австралии», — добавил учёный. При этом он подчеркнул важность разграничения древних и современных угроз: «Следует чётко понимать, что многие угрозы, с которыми коалы сталкиваются сегодня, исходят от человека — это уничтожение среды обитания и охота». Изучая то, как эти животные реагировали на более ранние эпизоды исчезновения и восстановления популяций, учёные, возможно, смогут разработать более устойчивые и эффективные стратегии сохранения вида в текущих условиях.
Как исследователи реконструировали эволюцию коала
Для восстановления генетической истории коалы научная группа сосредоточилась на анализе скорости мутаций в геноме этого вида. Каждый раз при размножении организма в его генетической информации возникают новые мутации — генетические изменения. Частота этих мутаций определяет, сколько подобных изменений происходит в каждом поколении, причём показатели варьируются в зависимости от вида: у одних животных генетические изменения накапливаются быстрее, у других — медленнее. Команда секвенировала геномы четырёх трио, состоящих из родителей и потомков, и подсчитала количество возникших новых мутаций. Это позволило установить текущую скорость мутаций у коал, которая составляет примерно половину от частоты мутаций, наблюдаемой у людей.
Затем исследователи применили полученный показатель к 457 геномам коал. Это дало им возможность отслеживать, как популяции этих сумчатых расширялись, сжимались и разделялись на протяжении тысячелетий. Данная работа представляет собой первое в истории определение частоты мутаций у коалы или у любого представителя отряда сумчатых дипротодонтов, в который также входят вомбаты, кенгуру и опоссумы. Стоит отметить, что более ранние исследования ошибочно предполагали, что популяция коал сократилась только после прибытия современных людей в Австралию около 65 000 лет назад. Однако эти оценки базировались на частоте мутаций, заимствованной у отдалённо родственных млекопитающих — таких, как люди и мыши.
Коалы вымерли ещё до появления людей
Новый анализ неопровержимо свидетельствует о том, что серьёзное сокращение популяции коал произошло примерно 100 000 лет назад. При этом критического генетического минимума их численность достигла почти 60 000 лет назад. Этот коллапс совпал с периодом экстремальных экологических условий, характерных для последнего ледникового периода позднего плейстоцена. Время этого упадка указывает на то, что он произошёл задолго до какого-либо контакта с людьми. В палеогене (23–66 миллионов лет назад) территория, ставшая впоследствии Австралией, представляла собой совершенно иной ландшафт, что также могло оказать влияние на эволюционные траектории местной фауны.
а покрыта преимущественно влажными лесами. Условия резко изменились в миоцене (5–23 миллиона лет назад), когда Австралийская тектоническая плита двинулась на север.
В плейстоцене (2,5–11 700 лет назад) Австралия неоднократно переходила между ледниковыми периодами, характеризующимися холодными и прохладными условиями, а также межледниковыми периодами, характерными для более холодных и влажных условий. Эти циклы неуклонно изменили континент, сделав его ландшафты более засушливыми и все более уязвимыми для пожаров.
Около 70 000 лет назад расширяющиеся ограничения Налларбор создал обширную область полузасушливых кустарников. Это сокращение количества привело к превращению коала в окружающую среду и разделило его распространение на Восточную и Западную Австралию.
Популяция западного коала в конце концов исчезла. Небольшому населению на востоке удалось пережить тяжёлые ледниковые условия.
Небольшая популяция восстановила вид
В нынешний межледниковый период условия ограничиваются тем, что ресурс выживший восточному населению прогрессирует. Между 16 500 и 6 000 лет назад он разделился на пять генетических различных популяций.
Эти группы в традиционном конце дали начало тенденции коала, которое сейчас встречается вдоль восточного побережья Австралии.
«Учитывая эти результаты, нам теперь интересно посмотреть, наблюдалось ли сокращение численности популяций других австралийских видов, в том числе родственников вымершей мегафауны, до увеличения людей», — сказал он. говорит г-н Ковач.
Недавно рассчитанная мутация не просто проясняет коалы древнего прошлого. Ученые также могут использовать его для изучения недавних изменений в мировом развитии и улучшения современного планирования сохранения.
Оценки, охватывающие коал последнего поколения, показывают, что популяция в Квинсленде и Новом Южном Уэльсе продолжает сокращаться. Напротив, популяция в Виктории, видимо, сохраняется.
В 2022 году коалы официально зашли в список всемирного наследия под угрозой исчезновения в Квинсленде, Новом Южном Уэльсе и столичной территории Австралии.
Геномные исследования могут способствовать сохранению природы
Г-н Ковач говорит: «Понимание того, что концентрация коала в популяции помогает защитникам природы действовать заранее, прежде чем развитие потеряет генетическое разнообразие и столкнется с повышенным риском инбридинга.
"В прошлом у коала наблюдалось начало этапа, поскольку климат изменился, а среда обитания исчезла. Выжившие коалы снова переносят подобные сокращения, но на этот раз из-за антропогенной расчистки земель, лесных пожаров, охоты и болезней».
«Наша команда постоянно огромные геномные ресурсы для коала, но чтобы полностью понять, что мы можем сказать эти наборы данных, нам также необходимо знать, как быстро происходят новые генетические изменения в этом виде», — сказал он. говорит г-н Ковач.
«Оценка частоты изменения усиливает нашу способность реконструировать историю эволюции коала, понимать их способность к адаптации и принимать более обоснованные решения для сохранения в будущем».