БИОЛОГИЯ (последнее)
Наш дом - планета Земля. ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ ДИКИХ КОПЫТНЫХ
Актуальные публикации по вопросам современной биологии. Биотехнологии.
Имеет ли смысл тратить силы и время на изучение генетического разнообразия различных диких животных? Так ли важна эта характеристика для их настоящего и будущего? Эти вопросы поднимались неоднократно. Действительно, разве недостаточно просто обеспечить охрану популяций редких видов, даже если исходно их прародителями были всего несколько особей?
Прекрасный пример, казалось бы, подтверждающий малую значимость генетического разнообразия для жизни животных - европейские зубры. К началу XX в. по всему миру их насчитывали единицы, а современное трехтысячное поголовье произошло всего от двенадцати основателей. Вот почему генетическое разнообразие воссозданной популяции очень невелико. И оптимизм начального, количественного, периода борьбы за численность в настоящее время сменяется заботой о здоровье этого вида.
Ряд симптомов: пониженная выживаемость молодняка, обнаруженные отечественными и польскими зоологами заболевания, вызванные микроорганизмами, которые ранее считались для них непатогенными, свидетельствуют, что жизнеспособность зубра, чей генофонд существенно обеднен, уменьшилась. И такая картина нередка: к настоящему времени скопилось довольно много фактов, отражающих указанную взаимосвязь. Особенно ярко она проявляется у редких видов и малочисленных популяций (гепард, изолированные группы волков и т.д.). И речь не только об упомянутых негативных последствиях, отражающихся на новорожденных (уменьшение веса, ухудшение устойчивости к инфекционным заболеваниям). Обеднение генофонда сказывается и на разных сторонах процесса размножения - от нарушения сперматогенеза у самцов до изменения нормального полового поведения и образования пар.
У небольших изолированных популяций животных возрастает вероятность близкородственного скрещивания (инбридинга), а в результате ухудшаются их морфофизиологические характеристики. У некоторых видов среди новорожденных при этом начинают преобладать самцы. В частности, такой эффект в 2003 г. применительно к кабарге описал сотрудник нашего института, кандидат биологических наук Владимир Приходько, создавший первую в России популяцию, размножающуюся в условиях вольерного содержания.
Исходя из сказанного, в нашем институте при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, программ Президиума РАН "Научные основы сохранения биоразнообразия России" и Отделения биологических наук РАН "Фундаментальные основы управления биологическими ре-
стр. 101
сурсами", "Динамика генофондов популяций животных и растений" уже несколько лет проводят работы по определению генетического разнообразия и изучению механизмов его поддержания у диких копытных у нас и в сопредельных государствах. В качестве модельных объектов выбраны три вида, представляющие основные экологические типы - сайгак, кабарга и лось.
Сайгак (Saiga tatarica) - типичный представитель номадных (кочующих) копытных открытых ландшафтов, эволюционно близкий к антилопам. В прошлом он был очень распространен. По мнению отечественных экспертов в области эволюции крупных млекопитающих прошлого - кандидата биологических наук Андрея Шера и доктора биологических наук Геннадия Барышникова, история существования данного вида превышает 500 - 700 тыс. лет. Его ископаемые находки обнаружены от Западной Европы до Аляски. Палеонтологические данные показывают, что еще 12 - 14 тыс. лет назад сайгак имел огромный циркумполярный ареал в Голарктике (в северной половине Евразии и Северной Америке) и входил в состав так называемой мамонтовой фауны. В отличие от большинства крупных животных этой фауны, вымерших в результате распада тундростепных экосистем из-за потепления климата в конце плейстоцена, сайгак уцелел и приспособился к изменившимся условиям окружающей среды. Его вполне заслуженно называют живым ископаемым: внешний облик практически не изменился с тех пор, когда он обитал в высоких широтах вместе с мамонтами, шерстистыми носорогами, северными оленями и др.
В настоящее время сайгак населяет степи и полупустыни Калмыкии и Казахстана. Небольшая изолированная группа обитает в Монголии - в районе котловины Больших озер. Характерная черта животных - стадный образ жизни. Это выражается в достаточно регулярных массовых сезонных миграциях, во время которых огромные стада перемещаются на сотни, а иногда и тысячи километров, сменяя летние пастбища на зимние. В период размножения самцы образуют гаремы, которые могут состоять из нескольких десятков самок. Спектр кормов, поедаемых сайгаком, весьма широк. Он легко усваивает многие степные растения, в том числе и ядовитые для домашнего скота.
Численность этих животных в течение исторического периода менялась в широких пределах. Судя по свидетельствам путешественников, в недавнем прошлом их поголовье насчитывало миллионы особей
стр. 102
(всего 50 лет назад в Поволжье и Казахстане оно достигало 2 млн.). Напротив, неблагоприятные погодные условия - летние засухи, суровые и многоснежные зимы, "джуты" (весенние гололеды, при которых образуется твердый наст на снегу), высокий пресс хищников, чрезмерный промысел ведут к уменьшению общего стада на 1 - 3 порядка. Выживанию данного вида в суровых и резко меняющихся условиях как древних тундростепей Субарктики, так и современных степей и полупустынь с резким континентальным климатом способствует его чрезвычайно высокая плодовитость.
Теперь о кабарге (Moschus moschiferus). Обитатель горно-таежных ландшафтов, единственный представитель семейства кабарговых является самым мелким копытным России: вес взрослых особей составляет 9 - 14 кг. В отличие от большинства парнокопытных, они не имеют рогов, зато самцы вооружены внушительными клыками, придающими им грозный вид. У нас в стране обитает группа северных подвидов; южная, или гималайская встречается в Китае, Корее, Тибете и в Гималаях.
Кабарга - очень древнее животное. Современный тип, вероятно, сохраняется как минимум с конца плиоцена - начала плейстоцена. Ее расселение по территории России, по мнению палеонтологов, шло из районов Центральной и Восточной Азии.
Чрезвычайно необычны экология и поведение этого уникального вида, характерными чертами которого является высокая пищевая и биотопическая избирательность. В кормовом рационе преобладают древесные лишайники, зимой служащие его основой. Наши исследования показали их высокую усвояемость, а также то, что добавление лишайников к различным зеленым кормам существенно повышает их питательную ценность. Круглогодичная доступность древесных лишайников ведет к тому, что зимой кабарга значительно меньше страдает от дефицита кормов, чем другие растительноядные млекопитающие.
Из-за мелких размеров она становится относительно легкой добычей многих хищников, включая соболя, поэтому выбирает характерные типы ландшафта, содержащие скальные выходы, используемые в качестве "отстойников", где животное спасается от врагов. Такая экологическая специализация диктует своеобразие поведения и особенности вида: ярко выраженную территориальность животных, охраняющих семейные и индивидуальные участки обитания от других особей, формирование такой структуры популяции, при которой она состоит из отдельных, относительно изолированных группировок. И если большинству копытных свойственна полигамия (образование гаремов в брачный период), то кабарга - преимущественно моногамный вид.
И наконец, рассказ о лосе (Alces alces) - самом крупном представителе семейства оленей, типичном жителе Евразии и Северной Америки, обитающем в лесах самого разного типа - от заболоченных таежных участков Сибири до широколиственных южных дубрав. Нередко встречается и в других зонах - лесостепи, лесотундре и др. Он легко адаптируется и к антропогенным ландшафтам.
Эволюционно лось более молодой вид, чем кабарга и сайгак: предполагается, что этот вид сформировался в середине плейстоцена. Его расселение по Евразии и Северной Америке происходило примерно 100 - 150 тыс. лет назад. Спектр кормов достаточно широк, однако предпочтение отдает древесно-кустарниковым растениям. Животные в основном ведут одиночный или семейный образ жизни, группировки формируются реже и обычно довольно неустойчивы. С одной стороны, для вида в целом характерна относительно низкая подвижность при отсутствии явно выраженной защиты мест обитания, как, например, у кабарги. С другой - в некоторых регионах
стр. 103
наблюдаются сезонные миграции лосей протяженностью от нескольких десятков до 100 - 300 км и более. Во время размножения самцы спариваются с одной-двумя самками или образуют небольшие гаремы. Плодовитость относительно невелика, ежегодно значительное число самок остаются яловыми.
Разумеется, динамика численности всех видов диких животных, в том числе и тех, о которых идет речь, зависит не только от изменения природных условий, но и от деятельности людей. Активная охота на лося, сайгака, в несколько меньшей степени - на кабаргу, идет с каменного века: их кости находят при раскопках многих стоянок древнего человека. К концу XIX в. численность лося и сайгака снизилась до критического уровня. В дальнейшем запрет на охоту и благоприятные условия окружающей среды позволили им восстановиться. Вновь критическим для обитающих в России сайгака и кабарги стал рубеж XX и XXI вв.
Высокий спрос на мировом рынке на рога сайгака и кабарожью струю (секрет мускусной железы самцов), использующихся в традиционной китайской медицине, ослабление пограничного контроля за контрабандой в нашей стране привели к резкому росту нелегального промысла этих животных. Особенно тяжело он сказался на сайгаках, поскольку к антропогенному прессу добавились неблагоприятные природные условия. Сейчас общее их количество в России составляет всего 5 - 10% от уровня 1980 - 1990 гг. Существенное влияние на популяции диких копытных, не только рассматриваемых, но и большинства других видов, оказывает разрушение природной среды, в результате чего уменьшается площадь мест их обитания, изменяются границы между популяциями и отдельными группировками.
Все это подтолкнуло автора на исследования генетического разнообразия популяций сайгака, кабарги и лося на основании уровня изменчивости одного из наиболее вариабельных фрагментов митохондриальной ДНК (мтДНК), ибо они содержатся во всех клетках самцов и самок, но передаются только по материнской линии - через яйцеклетку. Выходит, наследование по мтДНК можно сравнить с передачей фамилии по материнской линии.
Появление новой мутации в каждом фрагменте мтДНК означает возникновение новой линии. Чем большее число первых отделяет одну генетическую линию от другой, тем раньше разделились последние и значительнее генетическая дистанция между ними. Стало быть, можно сравнивать между собой отдельных особей, группы, популяции и виды. В частности, историю происхождения человеческих рас, родство разных народностей изучают, в основном используя именно этот метод*.
Анализ полученных данных показал: для мигрирующих видов, таких, как сайгак, внутрипопуляционная изменчивость существенно выше межпопуляционных различий. Особенно близкое родство установлено между популяциями, обитающими в Казахстане. Так, даже для довольно удаленных друг от друга местностей - Устюрта и Бетпак-Далы (крайний запад и юго-восток Казахстана) - на основании анализа ДНК доказано: они очень близки и в целом представляют собой не изолированные популяции, а группировки одной и той же единой генетической системы. В то же время сравнение европейской популяции, обитающей в Калмыкии, с казахстанскими выявило определенную степень генетической изолированности первой. Очевидно, существенную роль тут играет река Волга, служащая барьером между правобережной (европейской) и левобережной (казахстанской) группировками. Да и активная деятельность человека усиливает степень разрыва между ними.
* См.: Л. А. Животовский. Гены и расы: все мы одного роду-племени. - Наука в России, 2004, N 4 (прим. ред.).
стр. 104
Какие же практические выводы можно сделать на основании исследований? Прежде всего, в силу существующей тенденции снижения поголовья сайгака в ближайшее время возникнет необходимость восстанавливать численность популяции, находящейся в наиболее критическом состоянии, за счет ввоза животных из соседних, более многочисленных и благополучных. В этом случае, чтобы сохранить их генетическое своеобразие, сложившееся в результате адаптации к конкретным условиям среды, эффективнее всего будет использование в качестве донора генетически наиболее близкой группировки. Скажем, спасение бетпакдалинских животных, снижение численности которых идет наиболее быстро, можно осуществлять за счет ввоза туда особей из Устюрта.
Далее. На примере сайгака установлена положительная корреляция между численностью популяции и уровнем ее генетического разнообразия - чем больше первая, тем выше второе. А сравнение европейских (калмыцких) особей в период их стабильно высокой численности в 1949 - 1980 гг. (по ДНК, выделенной из музейных образцов) и во время депрессии конца XX - начала XXI в. показало: резкое падение численности вызвало снижение генетического разнообразия.
Развитие столь взаимосвязанных процессов может привести к ухудшению жизнеспособности сайгака, ибо адаптация к неблагоприятным воздействиям окружающей среды (скажем, к снижению устойчивости к инфекционным заболеваниям, весьма характерному для низкой генетической изменчивости) будет уменьшаться. И для сохранения генофонда этой популяции в Республике Калмыкия, Астраханской и Ростовской областях ныне организованы специальные питомники.
У видов, отличающихся высокой степенью территориальности (в частности, кабарги), велика опасность снижения генетического разнообразия в отдельных изолированных группировках и возникновение инбридинга. Нами показано: этим животным присущ средний для копытных уровень генетической изменчивости. А особи, обитающие на ограниченных территориях, по тому же показателю очень близки. Такое явление отмечено для обитающих на Сихотэ-Алине, Сахалине и в Прибайкалье. В ненарушенных же местах обитания генетическое разнообразие отдельных группировок и популяции в целом обеспечивается за счет обмена мигрантами, что снижает вероятность близкородственного скрещивания и его негативных последствий.
По наблюдениям упомянутого выше Приходько, такой обмен осуществляется преимущественно через относительно неширокие зоны контакта, где отсутствуют физические преграды - горные хребты, реки и др. Да и хозяйственная деятельность человека - строительство дорог, активные лесоразработки и т.п. - значительно усложняет перемещение животных из одной группировки в другую. Наконец, общее снижение численности кабарги в России ограничивает потенциальный поток мигрирующих особей. Все это может снизить жизнеспособность не только отдельных изолированных популяций, вплоть до их полного исчезновения, но и вида в целом. Поэтому для его сохранения очень важно выявлять генетически изолированные группировки и разрабатывать меры, способствующие свободному обмену особями между ними. Эти выводы важны и для других видов, ведущих оседлый образ жизни.
Наконец, изучение лося в европейской части России и на Урале выявило высокую степень генетического сходства между животными этих регионов, а также широкое географическое распространение отдельных их генетических линий: идентичные мтДНК были встречены в Архангельской, Ярославской, Ленинградской, Свердловской и других областях; ранее их обнаружили и в Финляндии. Все это свидетельствует о высокой подвижности вида, в Европе и на Урале образующего единую популяцию. В то же время генетическое разнообразие у них чрезвычайно низкое.
Обедненность генофонда европейского лося имеет глубокие исторические корни. Во время последнего ледникового периода площадь лесов здесь резко сократилась, что привело к уменьшению ареала и резкому сокращению численности этого вида. Значительные депрессии численности происходили и позже, вплоть до новейшего времени. Для сохранения генофонда лося, учитывая достаточно равномерное распределение большинства генетических линий и подвижность животных внутри ареала, особое внимание следует уделять заповедным территориям, которые могут играть роль рефугиумов (убежищ).
Приведенная в начале статьи грустная история зубра, чьи перспективы выживания ограничены из-за обедненного генофонда, приводит к пониманию следующих простых мыслей. Необходимо разрабатывать подходы к сохранению генетического разнообразия тех животных, у которых замечена тенденция к его уменьшению. Эти подходы должны основываться на биологических особенностях видов. Скажем, у сайгака, обладающего высокой плодовитостью, резкое снижение численности для генетического разнообразия будет менее разрушительным, чем у медленно размножающихся (лось, кабарга). Депрессиям, связанным с последствиями инбридинга, более подвержены территориальные (оседлые) виды (та же кабарга).
Нарушение соотношения полов в популяциях также может сопровождаться уменьшением общего генетического разнообразия. У моногамных видов это проявляется сильнее, чем у тех, для которых характерно образование гаремов в период размножения.
Прекрасный пример, казалось бы, подтверждающий малую значимость генетического разнообразия для жизни животных - европейские зубры. К началу XX в. по всему миру их насчитывали единицы, а современное трехтысячное поголовье произошло всего от двенадцати основателей. Вот почему генетическое разнообразие воссозданной популяции очень невелико. И оптимизм начального, количественного, периода борьбы за численность в настоящее время сменяется заботой о здоровье этого вида.
Ряд симптомов: пониженная выживаемость молодняка, обнаруженные отечественными и польскими зоологами заболевания, вызванные микроорганизмами, которые ранее считались для них непатогенными, свидетельствуют, что жизнеспособность зубра, чей генофонд существенно обеднен, уменьшилась. И такая картина нередка: к настоящему времени скопилось довольно много фактов, отражающих указанную взаимосвязь. Особенно ярко она проявляется у редких видов и малочисленных популяций (гепард, изолированные группы волков и т.д.). И речь не только об упомянутых негативных последствиях, отражающихся на новорожденных (уменьшение веса, ухудшение устойчивости к инфекционным заболеваниям). Обеднение генофонда сказывается и на разных сторонах процесса размножения - от нарушения сперматогенеза у самцов до изменения нормального полового поведения и образования пар.
У небольших изолированных популяций животных возрастает вероятность близкородственного скрещивания (инбридинга), а в результате ухудшаются их морфофизиологические характеристики. У некоторых видов среди новорожденных при этом начинают преобладать самцы. В частности, такой эффект в 2003 г. применительно к кабарге описал сотрудник нашего института, кандидат биологических наук Владимир Приходько, создавший первую в России популяцию, размножающуюся в условиях вольерного содержания.
Исходя из сказанного, в нашем институте при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, программ Президиума РАН "Научные основы сохранения биоразнообразия России" и Отделения биологических наук РАН "Фундаментальные основы управления биологическими ре-
стр. 101
сурсами", "Динамика генофондов популяций животных и растений" уже несколько лет проводят работы по определению генетического разнообразия и изучению механизмов его поддержания у диких копытных у нас и в сопредельных государствах. В качестве модельных объектов выбраны три вида, представляющие основные экологические типы - сайгак, кабарга и лось.
Сайгак (Saiga tatarica) - типичный представитель номадных (кочующих) копытных открытых ландшафтов, эволюционно близкий к антилопам. В прошлом он был очень распространен. По мнению отечественных экспертов в области эволюции крупных млекопитающих прошлого - кандидата биологических наук Андрея Шера и доктора биологических наук Геннадия Барышникова, история существования данного вида превышает 500 - 700 тыс. лет. Его ископаемые находки обнаружены от Западной Европы до Аляски. Палеонтологические данные показывают, что еще 12 - 14 тыс. лет назад сайгак имел огромный циркумполярный ареал в Голарктике (в северной половине Евразии и Северной Америке) и входил в состав так называемой мамонтовой фауны. В отличие от большинства крупных животных этой фауны, вымерших в результате распада тундростепных экосистем из-за потепления климата в конце плейстоцена, сайгак уцелел и приспособился к изменившимся условиям окружающей среды. Его вполне заслуженно называют живым ископаемым: внешний облик практически не изменился с тех пор, когда он обитал в высоких широтах вместе с мамонтами, шерстистыми носорогами, северными оленями и др.
В настоящее время сайгак населяет степи и полупустыни Калмыкии и Казахстана. Небольшая изолированная группа обитает в Монголии - в районе котловины Больших озер. Характерная черта животных - стадный образ жизни. Это выражается в достаточно регулярных массовых сезонных миграциях, во время которых огромные стада перемещаются на сотни, а иногда и тысячи километров, сменяя летние пастбища на зимние. В период размножения самцы образуют гаремы, которые могут состоять из нескольких десятков самок. Спектр кормов, поедаемых сайгаком, весьма широк. Он легко усваивает многие степные растения, в том числе и ядовитые для домашнего скота.
Численность этих животных в течение исторического периода менялась в широких пределах. Судя по свидетельствам путешественников, в недавнем прошлом их поголовье насчитывало миллионы особей
стр. 102
(всего 50 лет назад в Поволжье и Казахстане оно достигало 2 млн.). Напротив, неблагоприятные погодные условия - летние засухи, суровые и многоснежные зимы, "джуты" (весенние гололеды, при которых образуется твердый наст на снегу), высокий пресс хищников, чрезмерный промысел ведут к уменьшению общего стада на 1 - 3 порядка. Выживанию данного вида в суровых и резко меняющихся условиях как древних тундростепей Субарктики, так и современных степей и полупустынь с резким континентальным климатом способствует его чрезвычайно высокая плодовитость.
Теперь о кабарге (Moschus moschiferus). Обитатель горно-таежных ландшафтов, единственный представитель семейства кабарговых является самым мелким копытным России: вес взрослых особей составляет 9 - 14 кг. В отличие от большинства парнокопытных, они не имеют рогов, зато самцы вооружены внушительными клыками, придающими им грозный вид. У нас в стране обитает группа северных подвидов; южная, или гималайская встречается в Китае, Корее, Тибете и в Гималаях.
Кабарга - очень древнее животное. Современный тип, вероятно, сохраняется как минимум с конца плиоцена - начала плейстоцена. Ее расселение по территории России, по мнению палеонтологов, шло из районов Центральной и Восточной Азии.
Чрезвычайно необычны экология и поведение этого уникального вида, характерными чертами которого является высокая пищевая и биотопическая избирательность. В кормовом рационе преобладают древесные лишайники, зимой служащие его основой. Наши исследования показали их высокую усвояемость, а также то, что добавление лишайников к различным зеленым кормам существенно повышает их питательную ценность. Круглогодичная доступность древесных лишайников ведет к тому, что зимой кабарга значительно меньше страдает от дефицита кормов, чем другие растительноядные млекопитающие.
Из-за мелких размеров она становится относительно легкой добычей многих хищников, включая соболя, поэтому выбирает характерные типы ландшафта, содержащие скальные выходы, используемые в качестве "отстойников", где животное спасается от врагов. Такая экологическая специализация диктует своеобразие поведения и особенности вида: ярко выраженную территориальность животных, охраняющих семейные и индивидуальные участки обитания от других особей, формирование такой структуры популяции, при которой она состоит из отдельных, относительно изолированных группировок. И если большинству копытных свойственна полигамия (образование гаремов в брачный период), то кабарга - преимущественно моногамный вид.
И наконец, рассказ о лосе (Alces alces) - самом крупном представителе семейства оленей, типичном жителе Евразии и Северной Америки, обитающем в лесах самого разного типа - от заболоченных таежных участков Сибири до широколиственных южных дубрав. Нередко встречается и в других зонах - лесостепи, лесотундре и др. Он легко адаптируется и к антропогенным ландшафтам.
Эволюционно лось более молодой вид, чем кабарга и сайгак: предполагается, что этот вид сформировался в середине плейстоцена. Его расселение по Евразии и Северной Америке происходило примерно 100 - 150 тыс. лет назад. Спектр кормов достаточно широк, однако предпочтение отдает древесно-кустарниковым растениям. Животные в основном ведут одиночный или семейный образ жизни, группировки формируются реже и обычно довольно неустойчивы. С одной стороны, для вида в целом характерна относительно низкая подвижность при отсутствии явно выраженной защиты мест обитания, как, например, у кабарги. С другой - в некоторых регионах
стр. 103
наблюдаются сезонные миграции лосей протяженностью от нескольких десятков до 100 - 300 км и более. Во время размножения самцы спариваются с одной-двумя самками или образуют небольшие гаремы. Плодовитость относительно невелика, ежегодно значительное число самок остаются яловыми.
Разумеется, динамика численности всех видов диких животных, в том числе и тех, о которых идет речь, зависит не только от изменения природных условий, но и от деятельности людей. Активная охота на лося, сайгака, в несколько меньшей степени - на кабаргу, идет с каменного века: их кости находят при раскопках многих стоянок древнего человека. К концу XIX в. численность лося и сайгака снизилась до критического уровня. В дальнейшем запрет на охоту и благоприятные условия окружающей среды позволили им восстановиться. Вновь критическим для обитающих в России сайгака и кабарги стал рубеж XX и XXI вв.
Высокий спрос на мировом рынке на рога сайгака и кабарожью струю (секрет мускусной железы самцов), использующихся в традиционной китайской медицине, ослабление пограничного контроля за контрабандой в нашей стране привели к резкому росту нелегального промысла этих животных. Особенно тяжело он сказался на сайгаках, поскольку к антропогенному прессу добавились неблагоприятные природные условия. Сейчас общее их количество в России составляет всего 5 - 10% от уровня 1980 - 1990 гг. Существенное влияние на популяции диких копытных, не только рассматриваемых, но и большинства других видов, оказывает разрушение природной среды, в результате чего уменьшается площадь мест их обитания, изменяются границы между популяциями и отдельными группировками.
Все это подтолкнуло автора на исследования генетического разнообразия популяций сайгака, кабарги и лося на основании уровня изменчивости одного из наиболее вариабельных фрагментов митохондриальной ДНК (мтДНК), ибо они содержатся во всех клетках самцов и самок, но передаются только по материнской линии - через яйцеклетку. Выходит, наследование по мтДНК можно сравнить с передачей фамилии по материнской линии.
Появление новой мутации в каждом фрагменте мтДНК означает возникновение новой линии. Чем большее число первых отделяет одну генетическую линию от другой, тем раньше разделились последние и значительнее генетическая дистанция между ними. Стало быть, можно сравнивать между собой отдельных особей, группы, популяции и виды. В частности, историю происхождения человеческих рас, родство разных народностей изучают, в основном используя именно этот метод*.
Анализ полученных данных показал: для мигрирующих видов, таких, как сайгак, внутрипопуляционная изменчивость существенно выше межпопуляционных различий. Особенно близкое родство установлено между популяциями, обитающими в Казахстане. Так, даже для довольно удаленных друг от друга местностей - Устюрта и Бетпак-Далы (крайний запад и юго-восток Казахстана) - на основании анализа ДНК доказано: они очень близки и в целом представляют собой не изолированные популяции, а группировки одной и той же единой генетической системы. В то же время сравнение европейской популяции, обитающей в Калмыкии, с казахстанскими выявило определенную степень генетической изолированности первой. Очевидно, существенную роль тут играет река Волга, служащая барьером между правобережной (европейской) и левобережной (казахстанской) группировками. Да и активная деятельность человека усиливает степень разрыва между ними.
* См.: Л. А. Животовский. Гены и расы: все мы одного роду-племени. - Наука в России, 2004, N 4 (прим. ред.).
стр. 104
Какие же практические выводы можно сделать на основании исследований? Прежде всего, в силу существующей тенденции снижения поголовья сайгака в ближайшее время возникнет необходимость восстанавливать численность популяции, находящейся в наиболее критическом состоянии, за счет ввоза животных из соседних, более многочисленных и благополучных. В этом случае, чтобы сохранить их генетическое своеобразие, сложившееся в результате адаптации к конкретным условиям среды, эффективнее всего будет использование в качестве донора генетически наиболее близкой группировки. Скажем, спасение бетпакдалинских животных, снижение численности которых идет наиболее быстро, можно осуществлять за счет ввоза туда особей из Устюрта.
Далее. На примере сайгака установлена положительная корреляция между численностью популяции и уровнем ее генетического разнообразия - чем больше первая, тем выше второе. А сравнение европейских (калмыцких) особей в период их стабильно высокой численности в 1949 - 1980 гг. (по ДНК, выделенной из музейных образцов) и во время депрессии конца XX - начала XXI в. показало: резкое падение численности вызвало снижение генетического разнообразия.
Развитие столь взаимосвязанных процессов может привести к ухудшению жизнеспособности сайгака, ибо адаптация к неблагоприятным воздействиям окружающей среды (скажем, к снижению устойчивости к инфекционным заболеваниям, весьма характерному для низкой генетической изменчивости) будет уменьшаться. И для сохранения генофонда этой популяции в Республике Калмыкия, Астраханской и Ростовской областях ныне организованы специальные питомники.
У видов, отличающихся высокой степенью территориальности (в частности, кабарги), велика опасность снижения генетического разнообразия в отдельных изолированных группировках и возникновение инбридинга. Нами показано: этим животным присущ средний для копытных уровень генетической изменчивости. А особи, обитающие на ограниченных территориях, по тому же показателю очень близки. Такое явление отмечено для обитающих на Сихотэ-Алине, Сахалине и в Прибайкалье. В ненарушенных же местах обитания генетическое разнообразие отдельных группировок и популяции в целом обеспечивается за счет обмена мигрантами, что снижает вероятность близкородственного скрещивания и его негативных последствий.
По наблюдениям упомянутого выше Приходько, такой обмен осуществляется преимущественно через относительно неширокие зоны контакта, где отсутствуют физические преграды - горные хребты, реки и др. Да и хозяйственная деятельность человека - строительство дорог, активные лесоразработки и т.п. - значительно усложняет перемещение животных из одной группировки в другую. Наконец, общее снижение численности кабарги в России ограничивает потенциальный поток мигрирующих особей. Все это может снизить жизнеспособность не только отдельных изолированных популяций, вплоть до их полного исчезновения, но и вида в целом. Поэтому для его сохранения очень важно выявлять генетически изолированные группировки и разрабатывать меры, способствующие свободному обмену особями между ними. Эти выводы важны и для других видов, ведущих оседлый образ жизни.
Наконец, изучение лося в европейской части России и на Урале выявило высокую степень генетического сходства между животными этих регионов, а также широкое географическое распространение отдельных их генетических линий: идентичные мтДНК были встречены в Архангельской, Ярославской, Ленинградской, Свердловской и других областях; ранее их обнаружили и в Финляндии. Все это свидетельствует о высокой подвижности вида, в Европе и на Урале образующего единую популяцию. В то же время генетическое разнообразие у них чрезвычайно низкое.
Обедненность генофонда европейского лося имеет глубокие исторические корни. Во время последнего ледникового периода площадь лесов здесь резко сократилась, что привело к уменьшению ареала и резкому сокращению численности этого вида. Значительные депрессии численности происходили и позже, вплоть до новейшего времени. Для сохранения генофонда лося, учитывая достаточно равномерное распределение большинства генетических линий и подвижность животных внутри ареала, особое внимание следует уделять заповедным территориям, которые могут играть роль рефугиумов (убежищ).
Приведенная в начале статьи грустная история зубра, чьи перспективы выживания ограничены из-за обедненного генофонда, приводит к пониманию следующих простых мыслей. Необходимо разрабатывать подходы к сохранению генетического разнообразия тех животных, у которых замечена тенденция к его уменьшению. Эти подходы должны основываться на биологических особенностях видов. Скажем, у сайгака, обладающего высокой плодовитостью, резкое снижение численности для генетического разнообразия будет менее разрушительным, чем у медленно размножающихся (лось, кабарга). Депрессиям, связанным с последствиями инбридинга, более подвержены территориальные (оседлые) виды (та же кабарга).
Нарушение соотношения полов в популяциях также может сопровождаться уменьшением общего генетического разнообразия. У моногамных видов это проявляется сильнее, чем у тех, для которых характерно образование гаремов в период размножения.
Опубликовано 29 июня 2014 года
Новые статьи на library.by:
БИОЛОГИЯ:
Комментируем публикацию: Наш дом - планета Земля. ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ ДИКИХ КОПЫТНЫХ
подняться наверх ↑
ССЫЛКИ ДЛЯ СПИСКА ЛИТЕРАТУРЫ
По стандарту ВАК Республики Беларусь
Стандарт используется в белорусских учебных заведениях различного типа.
По ГОСТу Российской Федерации
Для образовательных и научно-исследовательских учреждений РФ
Прямой URL на данную страницу для блога или сайта
Предполагаемый источник
Полностью готовые для научного цитирования ссылки. Вставьте их в статью, исследование, реферат, курсой или дипломный проект, чтобы сослаться на данную публикацию №1404033663 в базе LIBRARY.BY.
подняться наверх ↑
ПАРТНЁРЫ БИБЛИОТЕКИ рекомендуем!
подняться наверх ↑
ОБРАТНО В РУБРИКУ?
Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY в VKновости, VKтрансляция и Одноклассниках, чтобы быстро узнавать о событиях онлайн библиотеки.
Добавить статью
Обнародовать свои произведения
Редактировать работы
Для действующих авторов
Зарегистрироваться
Доступ к модулю публикаций