Генетический парадокс: инбридинг может быть выгодным в долгосрочной перспективе

Шпицбергенский северный олень - подвид северного оленя, обитающий на арктическом архипелаге Шпицберген, - сумел выжить и процветать в одной из самых суровых сред на Земле на протяжении более 7000 лет.

Несмотря на такие проблемы, как близкородственное скрещивание и ограниченное генетическое разнообразие, эти олени выработали замечательные адаптации, которые позволили им процветать. Однако сейчас, когда изменение климата угрожает их среде обитания, ученые задаются вопросом, смогут ли они противостоять меняющимся условиям.

Генетический парадокс шпицбергенского оленя

Среди всех подвидов северного оленя, обитающих на Крайнем Севере, шпицбергенский олень характеризуется самой высокой степенью инбридинга и самым низким генетическим разнообразием. Обычно это рассматривается как недостаток, поскольку инбридинг может привести к накоплению вредных мутаций и генетических вариантов, которые могут привести к заболеваниям и смерти. Однако шпицбергенские северные олени не поддались этому влиянию и сумели адаптироваться к экстремальным условиям.

Эволюционное происхождение и адаптация

Считается, что первые северные олени мигрировали на Шпицберген около 7-8 тыс. лет назад, скорее всего, из России через Новую Землю и острова Земли Франца-Иосифа. Первоначальная популяция на архипелаге была малочисленной, что обычно является недостатком из-за инбридинга. Однако со временем у шпицбергенских оленей выработался ряд адаптаций, которые позволили им выжить и процветать.

Одна из них - способность переваривать мох вместо лишайника, который является их основным источником пищи. Эта адаптация очень важна, поскольку лишайник на Шпицбергене в дефиците. Кроме того, северные олени изменили свой циркадный ритм, чтобы справиться с экстремальными сезонными колебаниями на архипелаге. Эти приспособления, а также меньший размер и более короткие ноги по сравнению с другими подвидами, помогли шпицбергенским оленям выжить в изолированной среде.

Генетическое исследование

Чтобы лучше понять генетический состав шпицбергенского северного оленя, ученые из Норвежского университета науки и технологий (NTNU) и других институтов проанализировали генетические образцы 91 оленя. Целью исследования было сравнить генетические различия между шпицбергенскими оленями и их родственниками на материке.

Исследователи обнаружили, что у шпицбергенских оленей наблюдается высокая степень инбридинга, что вполне ожидаемо для небольших популяций на изолированных островах. Однако, возможно, этот инбридинг на самом деле помогает популяции, позволяя устранять вредные мутации с помощью процесса, называемого "чисткой". Это явление происходит, когда инбридинг приводит к удалению вредных генетических вариантов из популяции.

Угроза изменения климата

Несмотря на то, что шпицбергенский северный олень продемонстрировал удивительную устойчивость и способность к адаптации, изменение климата представляет собой новую серьезную угрозу для его выживания. Потепление в Арктике приводит к изменению среды обитания оленей, в том числе к таянию льда и изменению растительного покрова. Эти изменения могут нарушить источники питания и характер размножения, что потенциально может повлиять на численность и генетическое разнообразие популяции.

Мнения экспертов

Николас Дуссекс, постдок кафедры естественной истории NTNU, признает трудности, с которыми сталкиваются шпицбергенские олени: "Из всех подвидов северных оленей, обитающих на Крайнем Севере, шпицбергенский олень имеет наибольшее количество инбридингов и наименьшее генетическое разнообразие". Однако он также подчеркивает их способность к адаптации: "Несмотря на низкое генетическое разнообразие, они сумели выработать ряд адаптаций к жизни в условиях Крайнего Севера".

Майкл Д. Мартин, профессор кафедры естественной истории NTNU, объясняет потенциальные преимущества инбридинга в этой популяции: "Инбридинг может также помочь популяции избавиться от вредных мутаций - это явление технически называется "чисткой". Это позволяет предположить, что шпицбергенские олени могут иметь преимущество в решении генетических проблем.