Declinul biodiversității duce la scăderea variației genetice a animalelor, însă genomurile istorice ne oferă indicii pentru conservare.
Nu mai departe de începutul anilor 1800, mii de muscari paradiziaci de Seychelles (Terpsiphone corvina) trăiau pe cel puțin cinci insule din largul coastei de sud-est a Africii.
Până în anii 1960, mai rămăseseră doar 28 de astfel de păsări și toate trăiau pe aceeași insulă, La Digue.
Populația și pierderile genetice
Micile păsări negre, care se hrănesc cu insecte și păianjeni, au fost grav afectate de pierderea habitatului, de speciile invazive și de vânătoarea din secolele al XIX-lea și al XX-lea.
În ultimii ani, ca urmare a îmbunătățirii eforturilor locale de conservare, numărul lor a crescut, iar insula La Digue găzduiește acum peste 250 de muscari paradiziaci de Seychelles. Mai mult, o populație reproductivă viabilă a fost statornicită pe o altă insulă și se lucrează la introducerea acestei specii pe o a treia insulă din arhipelag.
Deși aceste păsări care trăiesc în pădure nu mai sunt considerate critic amenințate cu dispariția, prăbușirea populației lor le-a redus enorm diversitatea genetică.
„Întrebarea este cum a reușit această specie să nu dispară, în pofida pierderii masive a diversității sale genetice?”, a spus Hernán Morales, biolog evoluționist la Universitatea din Copenhaga (Danemarca).
Protejarea biodiversității a acaparat agenda UE pe fondul avertismentelor crescânde că lumea trece prin cea de-a șasea extincție în masă. Spre deosebire de celelalte cinci extincții anterioare, inclusiv cea mai recentă de acum 65 de milioane de ani, care a dus la dispariția dinozaurilor, actuala extincție în masă este determinată în principal de activitatea umană, inclusiv de utilizarea terenurilor, a apei și a energiei și de poluare.
Dat fiind că în joc este viabilitatea unor întregi ecosisteme și specii de animale, inclusiv a omenirii, genomica a dobândit o importanță tot mai însemnată în evaluarea biodiversității și în eforturile de conservare.
Morales a coordonat un proiect finanțat de UE pentru compararea genomurilor istorice și moderne ale muscarilor paradiziaci de Seychelles. A ajuns la o concluzie alarmantă: aceste păsări au suferit o pierdere de 90% a diversității lor genetice.
Inițiativa, denumită GENDANGERED, s-a derulat timp de doi ani, până în mai 2022.
Exemplare anterioare și actuale
Morales se specializează în genomica evoluționistă.
Acest domeniu implică, de obicei, analizarea genomurilor moderne – setul complet de material genetic dintr-un organism – și utilizarea informațiilor pentru a trage concluzii despre ce s-a întâmplat cu speciile în trecut.
În cadrul GENDANGERED, Morales a optat pentru o abordare diferită: compararea genomurilor istorice de la exemplare din colecțiile muzeelor din întreaga Europă cu cele ale populațiilor actuale. Activitatea a acoperit 12 specii de păsări, inclusiv muscarul paradiziac de Seychelles, al căror număr a suferit o scădere rapidă.
Potrivit lui Morales, eșantioanele din muzee aveau o vechime de peste 100 de ani și sunt reprezentative pentru starea anterioară prăbușirii populațiilor.
Aceste informații au fost utilizate pentru a crea modele computerizate de simulare a modului în care diversitatea genetică a acestor specii și populațiile lor s-au modificat în timp.
Nu a existat niciodată un număr enorm de muscari paradiziaci de Seychelles, iar lucrul cu materialul din muzee a arătat că diversitatea lor genetică a fost întotdeauna scăzută comparativ cu alte specii de păsări.
Dilema diversității
Una dintre constatările lui Morales este paradoxală: specia a supraviețuit declinului populației sale ca urmare a diversității genetice relativ scăzute.
Pentru a înțelege cum a fost posibil acest lucru – și de ce reprezintă atât o veste bună, cât și una rea pentru muscarii paradiziaci de Seychelles – trebuie să cunoaștem două lucruri.
Primul: variația genetică poate avea un efect pozitiv, negativ sau neutru asupra populației. Al doilea: cercetările lui Morales au arătat că prăbușirea populației tinde să crească genele negative, reducând sănătatea genetică, deoarece consangvinizarea – împerecherea între rude foarte apropiate – crește.
Prin urmare, animalele a căror diversitate genetică este de la bun început scăzută, cum ar fi muscarul paradiziac de Seychelles, au mai puține gene negative care să se amplifice atunci când numărul populației se prăbușește.
Deși acest factor a contribuit la prevenirea extincției păsărilor, nu este o veste bună pe termen lung.
Explicația este că, în timp ce genele negative cresc în cazul prăbușirii populației, genele pozitive și neutre scad, de cele mai multe ori.
Aceste gene, în special cele neutre, sunt importante. Ele asigură variația, care ajută speciile să se adapteze la viitoarele provocări, cum ar fi schimbările de mediu și bolile.
Pierderea acestor gene poate fi deosebit de dramatică la animalele cu o diversitate inițială scăzută, cum sunt și muscarii paradiziaci de Seychelles.
„Acum că le-a mai rămas foarte puțină variație genetică, ne așteptăm să aibă dificultăți foarte mari în a se adapta la mediile viitoare”, a spus Morales.
Beneficii pentru conservare
Populațiile mai mari, cu mai multă diversitate genetică, se confruntă cu o dilemă diferită.
În timp ce muscarii paradiziaci de Seychelles au supraviețuit declinului datorită diversității lor genetice scăzute, Morales a constatat că riscul de extincție pentru speciile mai mari și mai diverse rezidă în însăși scăderea populației lor.
Motivul este creșterea mult mai mare a genelor negative în timpul declinului populației și, în consecință, expunerea la o variație genetică mai dăunătoare.
Aceste constatări pot da un imbold eforturilor de conservare, arătând dacă speciile au nevoie de mai mult ajutor în timpul prăbușirii unei populații sau ulterior, potrivit lui Morales.
De exemplu, aceste informații ar putea preveni ca organizațiile care se ocupă de fauna sălbatică să clasifice ca fiind în stare bună specii precum muscarul paradiziac de Seychelles când, de fapt, acestea sunt încă în pericol ca urmare a erodării diversității lor genetice.
Descoperiri cu privire la maimuțe
Genomica și eșantioanele istorice pot fi utilizate și pentru a descoperi specii dispărute, ceea ce, la rândul său, poate îmbunătăți înțelegerea animalelor din ziua de azi, inclusiv a habitatului lor.
Tomàs Marquès Bonet coordonează proiectul ApeGenomeDiversity, finanțat de UE, care compară eșantioane de la maimuțele contemporane cu specimenele istorice din muzee din întreaga Europă. Inițiativa cu durata de cinci ani se desfășoară până în mai 2025.
Obiectivul este „găsirea de noi specii de maimuțe care sunt acum dispărute, dar care s-au împerecheat cu speciile actuale în trecut”, a spus Marquès Bonet, expert în genomică la Universitatea Pompeu Fabra din Barcelona (Spania).
Cercetările ar putea contribui, în cele din urmă, la protejarea maimuțelor moderne de vânători și de colecționari.
Mii de maimuțe sunt ucise anual pentru carne de vânat sau sunt capturate pentru comerțul cu animale de companie exotice. Datele genetice ar putea arăta unde au trăit aceste maimuțe atunci când au fost ucise sau capturate.
Echipa lucrează cu o organizație de conservare a primatelor, denumită Pan-African Sanctuary Alliance (Alianța panafricană a sanctuarelor de primate) pentru a crea un atlas genetic, cu scopul de a stabili originea maimuțelor traficate ilegal.
Eforturile anti-braconaj ar putea fi îndreptate apoi spre aceste locuri.
Eșantioane din rămășițe
Pentru a-și îmbogăți cunoștințele despre genomurile maimuțelor, Marquès Bonet și colegii săi utilizează eșantioane colectate din excremente de maimuțe.
O astfel de metodă neinvazivă le-a permis să colecteze mult mai multe eșantioane decât ar fi fost altfel posibil și să coreleze genetica cu locul.
„Putem identifica în mod clar cimpanzei care aparțin distribuției nordice sau sudice dintr-o țară”, a spus Marquès Bonet.
Așa cum a fost cazul și cu GENDANGERED, specimenele din muzee din cadrul proiectului ApeGenomeDiversity au cel puțin 100 de ani vechime și reprezintă populații mai diverse din punct de vedere genetic.
Toate aceste informații îi vor ajuta pe oamenii de știință să înțeleagă originile și dinamica variantelor genomice ale maimuțelor actuale și modul în care acești factori contribuie la peisajul genetic al populațiilor contemporane.
Întrucât maimuțele sunt cea mai apropiată rudă în viață a omului, datele ar putea chiar extinde cunoștințele despre genomul oamenilor.
Articol scris de Michael Allen
Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate de UE prin Consiliul European pentru Cercetare (CEC) și prin acțiunile Marie Skłodowska-Curie (MSCA).
Strategia UE privind biodiversitatea pentru 2030
Strategia UE privind biodiversitatea își propune să stopeze pierderea biodiversității și să inverseze tendința negativă a biodiversității până în 2030.
Aceasta include consolidarea capacității de rezistență la amenințările viitoare, cum ar fi incendiile forestiere, insecuritatea alimentară sau emergența bolilor, precum și protejarea faunei sălbatice și combaterea comerțului ilegal cu animale sălbatice.
Un element esențial al strategiei este primul Regulament privind refacerea naturii al UE, care include un obiectiv cuprinzător pentru refacerea pe termen lung a naturii în zonele terestre și marine ale UE, cu ținte obligatorii de refacere pentru habitate și specii specifice.
Mai multe informații
Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.