Ekstremno izolovana riba pred nestajanjem zbog poklapanja genoma sa srodnicima

Više od 10.000 godina mala populacija zrakoperki (Cyprinodon diabolis) živela je samo u pećini Đavolova rupa u Nevadi, poznatoj podzemnoj oazi skrivenoj na pustinjskoj granici Nacionalnog parka Doline smrti.

Ograničeno stanište je pećina duboka 152 metra, što je čini najmanjim poznatim prebivalištem za bilo koje stvorenje sa kičmom, a ekstremni uslovi uzimaju svoj genetski danak.

Nakon sekvenciranja genoma osam zrakoperki iz Đavolje rupe, biolozi Univerziteta Kalifornija u Berkliju otkrili su da su se ove ribe međusobno ukrštale do te mere da prosečna jedinka deli oko 58 odsto genoma sa članovima porodice.

„Razmnožavanje u okviru zatvorene populacije povezano je sa većim rizikom od izumiranja, a u slučaju zrakoperki iz Đavolje rupe istog je ili većeg stepena u odnosu na do sada zabeležene primere u drugim izolovanim prirodnim populacijama, kao što su vukovi sa ostrva Rojal u Mičigenu, planinske gorile u Africi i indijski tigrovi“, kaže biolog i vodeći istraživač Kristofer Martin sa Univerziteta Kalifornije u Berkliju.

Taj šokantno visok nivo ukrštanja genoma sličan je drugim ugroženim vrstama kao što su panteri sa Floride (Puma concolor), vukovi sa ostrva Rojal (Canis lupus) i planinske gorile (Gorilla beringei), koje sve pate od ekstremnog smanjenja populacije.

Šta desetkuje zrakoperke Đavolje rupe? 

Kada su istraživači na Berkliju uporedili svoje rezultate sa drugim vrstama zrakoperki u svetu, otkrili su da je obično tek između 10 i 30 odsto pojedinačnih genoma identično.

Đavolja rupa je očigledno pogoršala situaciju.

Moguće je, na primer, da zrakoperke iz Đavolje rupe akumuliraju genetske varijante koje bi im mogle otežati preživljavanje.

Đavolja rupa je inače oskudna kada su u pitanju hrana i kiseonik, ali sudeći prema nedavno sekvenciranim genomima, čini se da su neki aleli zrakoperki koji su blisko uključeni u reprodukciju i preživljavanje u uslovima sa malom količinom kiseonika izgubili svoju funkciju ili su vremenom izbrisani. 

Dobra vest je da su mutacije već neko vreme u opticaju.

Kada su istraživači analizirali genom očuvane zrakoperke iz Đavođe rupe iz muzejske kolekcije, pronašli su dokaze o visokom nivou ukrštanja u okviru male populacije još od 1980. godine.

To je bilo mnogo pre nego što je populacija pala na samo nekoliko desetina jedinki 2007. i ponovo 2013. godine. Danas je zrakoperki u Đavoljoj rupi oko 175. 

Naučnici ih svrstavaju među kritično ugrožene vrste i niko zaista ne zna zašto nestaju. Sada istraživači žele da otkriju da li su neki geni odgovorni za te nedavne brojčane gubitke.

„Jedna od nedoumica u vezi sa smanjenjem populacije je da li je to možda posledica lošijeg genetskog zdravlja populacije. Pad brojnosti možda je rezultat štetnih mutacija koje su postale fiksne jer je populacija tako mala“, objašnjava Kristofer Martin.

Smatra se da su genetske varijacije ključne za opstanak životinja jer to znači da postoji više mogućnosti za buduće generacije da se prilagode promenljivim uslovima.

Genske mutacije pod lupom 

Ali nisu sve mutacije korisne, a neke lošije se mogu zadržati kada se ukrštanje dešava u okviru malobrojne populacije.

Biolozi se nadaju da će zahvaljujući analizi genoma malih populacija poput zrakoperki Đavolje rupe bolje razumeti ovu evolucionu dinamiku, kao i šta se može učiniti da bi se izmenila sudbina ugroženih životinja.

Ako se, na primer, utvrdi da određena mutacija smanjuje sposobnost riba Đavolje rupe da prežive u sredini sa malo kiseonika, onda bi tehnologija poput CRISPR mogla da pomogne naučnicima da izbrišu taj alel ili da obnove druge gene koji su prethodno izgubljeni.

Istraživači su identifikovali ukupno 15 gena koji su nestali iz genoma ovih riba.

Zamena izgubljenih aspekata genoma je kontroverzna ideja, ali to je mogućnost koju trenutno istražuju neki biolozi i zaštitari prirode.

„Naš rad u budućnosti podrazumeva da utvrdimo šta se desi kada nestanu određeni geni. Da li se povećava tolerancija na hipoksiju? Da li se ta tolerancija smanjuje? Mislim da su ta dva scenarija podjednako verovatna u ovom trenutku“, kaže Martin.

Kada budemo saznali šta se dešava u Đavoljoj rupi, naučnici će moći da na osnovu informacija donesu odluke o tome kako da spasu zrakoperke.