Γενετική μετατόπιση, όχι φυσική επιλογή, προσδιορίστηκε ως ο κύριος παράγοντας που οδηγεί την ειδοποίηση σε απειλούμενα είδη κουταβιών

Οι επιστήμονες εντόπισαν ένα νέο μέλος στο γενετικό γενεαλογικό δέντρο ενός απειλούμενου κουταβόψαρου, εγγενές στο νότιο-κεντρικό Νέο Μεξικό.

«Σκεφτήκαμε ότι υπήρχε ένα είδος ανησυχίας για τη διατήρηση», είπε ο J. Andrew DeWoody, καθηγητής γενετικής στο Τμήμα Δασών και Φυσικών Πόρων του Πανεπιστημίου Purdue. “Η υπεροχή των αποδεικτικών στοιχείων υποδηλώνει τώρα ότι υπάρχουν δύο είδη όπου νομίζαμε ότι υπήρχε ένα. Έτσι, αν είχαμε ένα είδος υπό εξαφάνιση, τώρα φαίνεται να έχουμε δύο.”

Ο DeWoody και οκτώ συνεργάτες από τα πανεπιστήμια Purdue, Ohio State, Auburn και Texas A&M δημοσίευσαν τα ευρήματά τους αυτή την εβδομάδα στο Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.

Η εξέλιξη του κουταβιού White Sands σε δύο είδη είναι ασυνήθιστη καθώς η γενετική μετατόπιση ήταν η κινητήρια δύναμη.

Η γενετική μετατόπιση προκύπτει από την τυχαία κληρονομικότητα διαφορετικών γονιδίων από τους γονείς ενός οργανισμού. Η φυσική επιλογή, αντίθετα, συμβαίνει όταν οι πληθυσμοί ενός είδους αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου λόγω προσαρμογής σε διαφορετικούς οικοτόπους.

Τα δύο είδη αποκλίνουν επίσης ασυνήθιστα γρήγορα.

«Οι στενοί συγγενείς στα θηλαστικά αποκλίνονταν μεταξύ τους, κατά μέσο όρο, πριν από περίπου δύο εκατομμύρια χρόνια», είπε ο DeWoody. “Αυτό είναι περίπου τετρακόσιες φορές ταχύτερο από το μέσο συμβάν ειδοποίησης θηλαστικών.”

Το Cyprinodon tularosa, ένα είδος υπό εξαφάνιση, είναι εγγενές στη λεκάνη της Tularosa. Φυσικοί πληθυσμοί ζουν στο Salt Creek και στο Malpais Spring. Οι διαχειριστές πόρων δημιούργησαν τους άλλους δύο πληθυσμούς στο Lost River και στο Mound Spring τις δεκαετίες του 1960 και του 1970, πιθανώς από το Salt Creek.

«Ξέραμε ότι ήταν διαφορετικοί, αλλά δεν ξέραμε την εξελικτική δύναμη που προκαλεί αυτή τη διαφορά», είπε η Erangi Heenkenda, συν-επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας, η οποία έλαβε το διδακτορικό της. στη δασοκομία και τους φυσικούς πόρους από το Purdue αυτόν τον μήνα.

Οι ερευνητές θεώρησαν την επιλογή ως την κινητήρια δύναμη της εξέλιξης επειδή η αλατότητα, η ροή του νερού και τα παράσιτα στα περιβάλλοντα στο Salt Creek και στο Malpais Spring ήταν αρκετά διαφορετικά, είπε ο Heenkenda.

Οι ερευνητές ανέλυσαν την αλληλουχία ολόκληρου του γονιδιώματος μεμονωμένων ψαριών. Προηγούμενη έρευνα σε αυτά τα κουτάβια βασίστηκε σε περιορισμένη γενετική δειγματοληψία. Ο Heenkenda συνέκρινε την προσέγγιση ολόκληρου του γονιδιώματος που περιγράφεται στη μελέτη ως ανάγνωση ενός ολόκληρου βιβλίου αντί για λίγες μόνο σελίδες.

«Περιμέναμε να δούμε κάποιες διαφορές στα γονίδια, αλλά δεν είδαμε αυτή τη διαφορά όσον αφορά την επιλογή», ​​είπε ο Heenkenda, ο οποίος σύντομα θα αρχίσει να εργάζεται στα Εθνικά Εργαστήρια Κτηνιατρικών Υπηρεσιών στο Ames της Αϊόβα, σε ένα Ινστιτούτο Επιστήμης Oak Ridge. και Εκπαίδευση Μεταδιδακτορική Υποτροφία. Αλλά δεν ανίχνευσαν κανένα γονίδιο που να προσδίδει ανοχή στο αλάτι στα ψάρια, για παράδειγμα.

«Αυτή η απόκλιση φαίνεται να οφείλεται κυρίως σε υψηλά επίπεδα γενετικής μετατόπισης μόλις τα τελευταία 5.000 χρόνια, την οποία αποκαλούμε «παρασυρόμενη ειδογένεια»», δήλωσε ο συν-επικεφαλής συγγραφέας Andrew Black, πρώην μεταδιδακτορικός επιστήμονας στην ερευνητική ομάδα του DeWoody. Τώρα στο Κέντρο Ποσοτικών Επιστημών της Ζωής του Πολιτειακού Πανεπιστημίου του Όρεγκον, ο Μπλακ σημείωσε ότι υπάρχουν πολλές γνωστές περιπτώσεις εξέλιξης που συμβαίνουν σε δεκάδες ή χιλιάδες γενιές.

“Αυτά συνήθως αποδίδονται στη φυσική επιλογή. Ο σχετικός ρόλος της μετατόπισης συνήθως παραβλέπεται ή αγνοείται στην ειδογένεση”, είπε ο Black. Σημείωσε ότι παράγοντες όπως οι μικροί πληθυσμοί, η γεωγραφική απομόνωση και το σκληρό οικοσύστημα της ερήμου που παρήγαγε πληθυσμιακά σημεία συμφόρησης ευνόησαν τη γενετική μετατόπιση έναντι της φυσικής επιλογής σε αυτούς τους πληθυσμούς ψαριών.

«Με κάνει να αναρωτιέμαι αν η παρασυρόμενη ειδογένεια είναι πιθανόν ένας κοινός μηχανισμός εξέλιξης και σε άλλα είδη κουταβιών της ερήμου», είπε ο Μπλακ.

Η αργά εκρηκτική ροή λάβας Carrizozo από ένα ηφαίστειο στο νότιο-κεντρικό Νέο Μεξικό κάλυψε περίπου 130 τετραγωνικά μίλια σε δύο ή τρεις δεκαετίες περίπου πριν από 5.000 χρόνια. Αυτό το εμπόδιο πιθανότατα συνέβαλε στην εξέλιξη του νέου είδους.

«Τα γονιδιωματικά δεδομένα, ανεξάρτητα από τα γεωλογικά δεδομένα, έδειξαν ότι αυτά τα δύο είδη ήταν ένα κάπου πριν από 5.000 χρόνια», είπε ο DeWoody. “Τότε επικαλύπτετε τα γεωλογικά δεδομένα. Αυτή η ροή λάβας Carrizozo συνέβη περίπου τότε. Είναι λογικό.”

Στην ανάλυσή τους για τις παραλλαγές του γονιδίου pupfish, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο πληθυσμός των προγόνων Malpais Spring απέκτησε έναν μεγάλο και σταθερό πληθυσμό άνω των 60.000 ατόμων για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ο προγονικός πληθυσμός των περίπου 15.000 στο Salt Creek και στο Lost River ήταν επίσης σταθερός.

Και οι δύο πληθυσμοί υπέστησαν συμφόρηση – απότομες μειώσεις σε μέγεθος – πριν από περίπου 2.500 χρόνια. Ωστόσο, τα σημεία συμφόρησης που επηρέασαν τους πληθυσμούς του Salt Creek και του Lost River ήταν πολύ πιο σοβαρά από αυτό που αντιμετώπισε το κουταβάκι Malpais Spring.

Καθώς οι πληθυσμοί συρρικνώνονται, βιώνουν τυχαίες διακυμάνσεις της συχνότητας των γονιδίων ή γενετική μετατόπιση. Οι μικροί πληθυσμοί βιώνουν μεγάλη γενετική μετατόπιση, η οποία αφήνει μεγάλους πληθυσμούς, όπως τα τεράστια κοπάδια σαρδέλας που διασχίζουν τους ωκεανούς, ως επί το πλείστον ανεπηρέαστα. Σε τόσο μεγάλους πληθυσμούς, είπε ο DeWoody, «Η φυσική επιλογή μπορεί να υπερνικήσει την ολίσθηση, αλλά σε μικρούς πληθυσμούς, η ολίσθηση υπερισχύει της επιλογής».

Δύο πληθυσμοί του λευκού ψαριού White Sands είχαν προηγουμένως χαρακτηριστεί ως άξιοι ενισχυμένων μέτρων διατήρησης. Ένας πληθυσμός αποτελείται από το σκυλόψαρο Malpais Spring. Το Salt Creek και το κουτάβι Lost River αποτελούν τον άλλο πληθυσμό.

Τα αποτελέσματά τους οδήγησαν τους ερευνητές να ζητήσουν μια αναθεώρηση σε επίπεδο είδους της ταξινόμησης του κουταβιού. Οι επιστήμονες συνιστούν το νέο είδος να ονομαστεί «το μαγεμένο κουταβάκι», ένα νεύμα στην πολιτεία του Νέου Μεξικού, επίσης γνωστή ως «η Χώρα της Μαγείας».