Eкстремно изолована риба пред нестајањем због поклапања генома са сродницима

Више од 10.000 година мала популација зракоперки (Cyprinodon diabolis) живела је само у пећини Ђаволова рупа у Невади, познатој подземној оази скривеној на пустињској граници Националног парка Долине смрти.

Ограничено станиште је пећина дубока 152 метра, што је чини најмањим познатим пребивалиштем за било које створење са кичмом, а екстремни услови узимају свој генетски данак.

Након секвенцирања генома осам зракоперки из Ђавоље рупе, биолози Универзитета Калифорнија у Берклију открили су да су се ове рибе међусобно укрштале до те мере да просечна јединка дели око 58 одсто генома са члановима породице.

„Размножавање у оквиру затворене популације повезано је са већим ризиком од изумирања, а у случају зракоперки из Ђавоље рупе истог је или већег степена у односу на до сада забележене примере у другим изолованим природним популацијама, као што су вукови са острва Ројал у Мичигену, планинске гориле у Африци и индијски тигрови“, каже биолог и водећи истраживач Кристофер Мартин са Универзитета Калифорније у Берклију.

Тај шокантно висок ниво укрштања генома сличан је другим угроженим врстама као што су пантери са Флориде (Puma concolor), вукови са острва Ројал (Canis lupus) и планинске гориле (Gorilla beringei), које све пате од екстремног смањења популације.

Шта десеткује зракоперке Ђавоље рупе? 

Када су истраживачи на Берклију упоредили своје резултате са другим врстама зракоперки у свету, открили су да је обично тек између 10 и 30 одсто појединачних генома идентично.

Ђавоља рупа је очигледно погоршала ситуацију.

Могуће је, на пример, да зракоперке из Ђавоље рупе акумулирају генетске варијанте које би им могле отежати преживљавање.

Ђавоља рупа је иначе оскудна када су у питању храна и кисеоник, али судећи према недавно секвенцираним геномима, чини се да су неки алели зракоперки који су блиско укључени у репродукцију и преживљавање у условима са малом количином кисеоника изгубили своју функцију или су временом избрисани. 

Добра вест је да су мутације већ неко време у оптицају.

Када су истраживачи анализирали геном очуване зракоперке из Ђавође рупе из музејске колекције, пронашли су доказе о високом нивоу укрштања у оквиру мале популације још од 1980. године.

То је било много пре него што је популација пала на само неколико десетина јединки 2007. и поново 2013. године. Данас је зракоперки у Ђавољој рупи око 175. 

Научници их сврставају међу критично угрожене врсте и нико заиста не зна зашто нестају. Сада истраживачи желе да открију да ли су неки гени одговорни за те недавне бројчане губитке.

„Једна од недоумица у вези са смањењем популације је да ли је то можда последица лошијег генетског здравља популације. Пад бројности можда је резултат штетних мутација које су постале фиксне јер је популација тако мала“, објашњава Кристофер Мартин.

Сматра се да су генетске варијације кључне за опстанак животиња јер то значи да постоји више могућности за будуће генерације да се прилагоде променљивим условима.

Генске мутације под лупом 

Али нису све мутације корисне, а неке лошије се могу задржати када се укрштање дешава у оквиру малобројне популације.

Биолози се надају да ће захваљујући анализи генома малих популација попут зракоперки Ђавоље рупе боље разумети ову еволуциону динамику, као и шта се може учинити да би се изменила судбина угрожених животиња.

Ако се, на пример, утврди да одређена мутација смањује способност риба Ђавоље рупе да преживе у средини са мало кисеоника, онда би технологија попут CRISPR могла да помогне научницима да избришу тај алел или да обнове друге гене који су претходно изгубљени.

Истраживачи су идентификовали укупно 15 гена који су нестали из генома ових риба.

Замена изгубљених аспеката генома је контроверзна идеја, али то је могућност коју тренутно истражују неки биолози и заштитари природе.

„Наш рад у будућности подразумева да утврдимо шта се деси када нестану одређени гени. Да ли се повећава толеранција на хипоксију? Да ли се та толеранција смањује? Мислим да су та два сценарија подједнако вероватна у овом тренутку“, каже Мартин.

Када будемо сазнали шта се дешава у Ђавољој рупи, научници ће моћи да на основу информација донесу одлуке о томе како да спасу зракоперке.