Недавнее исследование, опубликованное в журнале «Молекулярная биология и эволюция», показывает, что культовый вид австралийских коал пережил серьезный коллапс популяции около 100 000 лет назад, то есть задолго до того, как люди высадились в Австралии. Это фактически исключает теорию о том, что деятельность человека привела к резкому сокращению древней популяции коал.Точно измерив скорость генетических мутаций коал и проанализировав 457 геномов коал, собранных по всей Австралии, исследователи реконструировали древнюю историю популяции этого вида. Результаты показали, что численность коал резко сократилась около 100 000 лет назад. Многие предыдущие исследования считали, что этот поворотный момент произошел около 40 000 лет назад, после того как люди прибыли в Австралию.
Коалы почти повсеместно распространены в современных городах: они изображены на футболках, брелках, канцелярских товарах и всевозможных сувенирах, но в некоторых частях восточной Австралии увидеть настоящую коалу в дикой природе становится все труднее. В настоящее время популяции коал в Квинсленде, Новом Южном Уэльсе и Австралийской столичной территории включены в список «вымирающих» видов в соответствии с национальными законами об охране окружающей среды, что отражает новый виток кризиса выживания, с которым сталкивается этот вид в наше время.
Поскольку записи окаменелостей коал чрезвычайно скудны, трудно точно оценить размер и изменения ее древней популяции, используя традиционные методы, поэтому научно-исследовательская группа обратилась к геномике. Исследователи отметили, что геном подобен «историческому архиву», который сохраняет генетические сигналы, оставленные изменениями в численности предковой популяции. Пока скорость мутаций будет освоена, эти сигналы можно будет преобразовать в конкретные кривые популяции на временной шкале.
Предыдущие исследования, основанные на генетических данных, показали, что численность коал значительно сократилась около 40 000 лет назад, что совпало с приходом людей в Австралию. Поэтому многие учёные рассматривают раннюю деятельность человека как одну из потенциальных причин вымирания многих крупных животных, в том числе коал. Однако реальные движущие факторы исчезновения древней австралийской мегафауны («гигантских сумчатых» и т. д.) вызывают споры. Не существует единого вывода относительно того, кто важнее человеческой охоты, изменений среды обитания и климатических потрясений.
Чтобы прояснить временные рамки, исследовательская группа сначала построила контрольную частоту мутаций для самих коал, а не продолжала использовать эталонные значения для плацентарных млекопитающих, таких как люди или мыши. Они секвенировали геномы 12 коал из трех семейств локусов, включая 7 родителей и 5 потомков, и подсчитали количество новых мутаций, появившихся в каждом поколении, сравнивая различия ДНК между родителями и потомками одно за другим.
Результаты показали, что в геноме коалы имеется около 3,4 миллиарда оснований, которые могут мутировать, но у каждого потомка было обнаружено только 25 новых мутаций. Исследователи наглядно сравнили эту работу с поиском всего лишь 25 ошибочно набранных букв в более чем 1000 комплектах трилогии «Властелин колец». Это показывает нехватку сигналов мутации и сложность скрининговой работы.
После получения этой видоспецифичной частоты мутаций команда применила ее к 457 ранее собранным данным о геноме коал, охватывающим все основные группы коал в их нынешнем ареале в Австралии. С помощью модельного вывода они реконструировали эффективную кривую изменения популяции коал за последние сотни тысяч лет и установили, что крупномасштабное сокращение популяции произошло около 100 000 лет назад, а не 40 000 лет назад, как в предыдущей литературе.
На этот раз переоценка напрямую отодвинула коллапс популяции коал примерно на 60 000 лет назад, а это означает, что он произошел до того, как первые люди прибыли в Австралию, тем самым вовремя «оправдав людей» и почти исключив возможность того, что люди напрямую вызвали резкое сокращение численности древних коал. Кроме того, это также первый измеренный результат частоты мутаций в отряде дипротодонов (включая сумчатых, таких как вомбаты, кенгуру и опоссумы), что дает важный ориентир для будущего анализа истории эволюции других австралийских сумчатых.
В исследовании также отмечается, что предыдущие попытки оценить размер древней популяции коал в основном были вынуждены использовать параметры скорости мутаций отдаленно родственных видов, таких как люди и мыши, что неизбежно вносило систематическую ошибку в выводы о временной шкале. Теперь, с добавлением собственной скорости мутаций коалы, временная шкала модели была полностью пересмотрена, а генетическая временная шкала взлета и падения вида на австралийском континенте была «переписана».
Итак, поскольку они не люди, какова настоящая причина внезапного сокращения численности коал 100 000 лет назад? Исследовательская группа считает, что это было в значительной степени синхронизировано с драматическими изменениями окружающей среды и климата, которые переживала Австралия в то время. В течение периода плейстоцена, который длился от 2,5 миллионов до 11 700 лет назад, климат Земли неоднократно колебался между длительными ледниковыми периодами и межледниковыми периодами, при этом в экологической структуре мира и австралийского континента попеременно доминировали холодные, сухие и теплые влажные условия.
По мере того, как климат становился все холоднее и суше, земля на юге Австралии постепенно высыхала, а большие территории внутри страны и на юге были заменены полузасушливыми кустарниками, включая массовое расширение ныне знаменитой равнины Налларбор. Этот обширный сухой барьер не только значительно уменьшает площадь лесов и редколесий, пригодных для выживания коал, но и географически изолирует популяции коал на восточной и западной сторонах Австралии.
В исследовании отмечается, что популяция коал к западу от равнины Налларбор позже считалась отличным от современных восточных коал видом, а западная линия в конечном итоге вымерла около 28 000 лет назад. Напротив, хотя популяция восточных коал сжата в небольшой лесной массив на восточном побережье Австралии, она все же пережила несколько раундов суровых ледниковых периодов и сохранила «огонь» для продолжения вида.
Впоследствии, когда за последние 17 000 лет или около того климат изменился с холодного и сухого на относительно теплый и влажный, оставшиеся популяции коал на востоке снова начали расширяться, распространяясь на более обширную территорию вдоль восточного побережья. Генетический анализ показывает, что в результате этого процесса постепенно сформировались и дифференцировались пять основных генетических групп, которые сейчас распространены вдоль восточного побережья Австралии и составляют общую популяционную структуру современных восточных коал.
Авторы исследования заявили, что в дальнейшем они надеются применить аналогичные методы анализа генома к другим австралийским видам, особенно к живым видам, наиболее близким к вымершей мегафауне, чтобы проверить, произошло ли значительное сокращение численности этих животных задолго до прибытия людей. Если подобные закономерности будут наблюдаться неоднократно, это еще больше укрепит идею о том, что естественные климатические циклы и изменения окружающей среды сыграли центральную роль в подъеме и исчезновении древних видов в Австралии.
Однако для коал древний кризис не стал концом истории. Теперь они снова столкнулись с необходимостью выживания. Данные, приведенные в исследовании, указывают на то, что популяция коал по всей Австралии сегодня переживает новый виток сокращения популяции, при этом оценки находящихся под угрозой исчезновения и призывы к защите продолжают возрастать.
Существует важное сходство между прошлым и нынешним спадом: потеря среды обитания остается одной из основных причин. В древние времена глобальный ледниково-межледниковый цикл и, как следствие, высыхание континентов и замена растительности были почти неизбежны и были естественными процессами, вызванными изменениями на орбите Земли. В наше время крупномасштабная вырубка лесов, расширение городов и освоение земель в истории и реальности человечества привели к столь же серьезной или даже более драматичной утрате среды обитания за короткий период времени.
Исследование показало, что угрозы, с которыми сталкиваются современные коалы, не ограничиваются сокращением среды обитания, но также включают накопление множества факторов давления, таких как историческая и продолжающаяся охота, передача болезней, смертность в результате дорожно-транспортных происшествий, нападения диких собак, а также увеличение частоты и интенсивности лесных пожаров. Сочетание этих факторов привело к тому, что популяция коал в некоторых районах не только резко сократилась, но и их генетическое разнообразие начало проявлять признаки снижения.
Проще говоря, генетический анализ показывает, что большая часть потери генетического разнообразия в популяциях коал произошла относительно недавно, а это означает, что все еще существует шанс предотвратить дальнейшую генетическую деградацию и риск инбридинга с помощью быстрых и эффективных мер по сохранению. Ученые призывают защищать и восстанавливать подходящие места обитания, контролировать ключевые факторы угрозы, а также осуществлять научное управление популяциями и защиту ex-situ, когда это необходимо, что, как ожидается, поможет коалам пережить этот современный «узкий период».
Исследование пришло к выводу, что суровые климатические и экологические изменения плейстоцена когда-то поставили коалу на грань исчезновения, но восточная популяция в конечном итоге выжила и снова распространилась, сформировав модель распространения коал, с которой люди знакомы сегодня. После древнего коллапса, который был «реабилитирован» временной шкалой, этот вид теперь снова оказался на распутье, и научное сообщество и общественность уделяют пристальное внимание тому, сможет ли восточная коала снова преодолеть трудности и продолжить свое присутствие в австралийских лесах.