Дослідники з Університету Каліфорнії в Санта-Крус розшифрували геном північноамериканського бізона, використавши давню ДНК, і створили детальну «генетичну карту» для охорони виду. Як повідомляє Newswise Science News, ці дані дають змогу відновлювати історичні генетичні зв’язки між стадами й планувати селекцію на основі геному, а не інтуїції.
Робота показала, що катастрофічне скорочення чисельності бізонів у ХХ столітті не знищило їхнє генетичне різноманіття повністю, але спричинило серйозну фрагментацію популяції. Це означає, що сучасні ізольовані стада можна знову поєднувати у функціональну метапопуляцію, зменшуючи наслідки минулих управлінських практик.
Найбільший генетичний масив даних для бізонів
Команда палеогенетиків застосувала палеогеноміку, щоб простежити історію бізона за понад 20 тисяч років. Вони секвенували геноми 160 бізонів, зокрема 115 особин, що жили до обвалу чисельності на початку ХХ століття, і 45 тварин останнього століття. Ці дані об’єднали з уже опублікованими геномами ще 52 сучасних бізонів.
Дослідження очолили Йонас Оппенгаймер (Jonas Oppenheimer), випускник PhD з Лабораторії палеогеноміки, та Бет Шапіро (Beth Shapiro) у співпраці з Parks Canada, Університетом Альберти та широкою коаліцією наукових установ і землевласників по всій Північній Америці.
Раніше ця ж лабораторія вже використовувала давню ДНК, щоб вивчати геноми вимерлих видів, таких як жахливі вовки, мамонти, шаблезубі кішки та печерні ведмеді. Тепер такий підхід допомагає не тільки реконструювати минуле, а й приймати рішення щодо охорони нинішніх видів.
Два підвиди й наслідки втручання людини
У Північній Америці існують два основні підвиди бізона: деревний та рівнинний. Вони відрізняються розмірами, формою тіла та шерстю, що пов’язано з адаптацією до різних середовищ.
- Деревний бізон історично мешкав у лісах північної Канади та Аляски, має високий горб одразу за головою, менш виражену «мантію» та невелику загострену бороду. Дорослі самці деревного бізона можуть важити понад тонну, що робить його більшим підвидом.
- Рівнинний бізон колись кочував широкими преріями й заплавами від Канади до півночі Мексики. У нього горб розташований трохи далі назад, «мантія» густіша, а загальний вигляд дещо легший.
Ще кілька століть тому бізони налічували десятки мільйонів голів і були генетично взаємопов’язані на тисячі кілометрів, хоча відмінності між регіональними підвидами вже формувалися. На початку ХХ століття, через інтенсивне полювання, хвороби, втрату середовищ існування та цілеспрямовані програми винищення з боку уряду США, їхня чисельність скоротилася до кількох сотень.
Перші спроби зберегти бізона також мали побічні наслідки. Тварин ізолювали в невеликих стадах, що порушило природний обмін генами між регіонами. Крім того, для експериментів у сільському господарстві бізонів подекуди схрещували з великою рогатою худобою, і це довго заважало зрозуміти їхню справжню еволюційну історію.
Змішання підвидів і нові орієнтири для охорони
Усі сучасні стада деревного бізона нині мають певну частку генів рівнинного бізона. Дослідники пов’язують це з масовим переселенням близько 7 000 рівнинних бізонів до Національного парку Вуд-Баффало в Канаді, де тоді лишалося приблизно 1 500 деревних бізонів. Саме там відбулося масштабне змішання підвидів.
Нове геномне дослідження показало, що частка генів рівнинного бізона в сучасних стадах деревного варіює від 7% до 64%. Це дає управлінцям конкретний генетичний орієнтир для вибору стратегій збереження. Деревний бізон внесений до списку «під загрозою» за Канадським законом про види під загрозою, і одна з головних небезпек — подальша втрата генетичної різноманітності через невеликі, ізольовані популяції.
Співавтор і еколог-бізонознавець з Parks Canada Ґреґ Вілсон (Greg Wilson) зазначає, що дослідження підтверджує істотні генетичні відмінності між деревним і рівнинним бізонами. На його думку, попри історичне змішання у 1920-х роках, ці підвиди й надалі слід управляти окремо.
Розвінчання міфу про «коров’ячі» гени
Довгий час вважалося, що більшість сучасних бізонів мають значну домішку генів великої рогатої худоби через експерименти приватних власників стадів у ХХ столітті. Однак нове дослідження використало давню, «докоров’ячу» ДНК бізонів як чисту генетичну точку відліку.
Порівняння показало, що гени худоби виявляються лише приблизно в третини сучасних бізонів. І навіть у цих тварин частка домішки становить менше 2% геному. Дослідники простежили її до відносно короткого періоду гібридизації близько 20 поколінь тому. Таким чином, широко поширена уява про «суцільно змішаного» бізона не відповідає реальності.
Культурне значення й відновлення зв’язків
Автори роботи наголошують, що для Північної Америки, а особливо для корінних народів, бізон має не лише екологічну, а й глибоку культурну цінність. Вони підкреслюють: відновлення стосунків між людьми й бізонами є таким же важливим, як і збільшення загальної чисельності тварин.
Лорі Сіпрієн (Lori Cyprien), директорка з питань прав і земель уряду Першої нації Атабаска Чіпуаян у Північній Альберті, пояснює, що глибока повага до бізона є причиною підтримки ініціатив на кшталт Інтегрованого геномного проєкту бізона. Для її спільноти зв’язок із бізоном є ключем до спадщини, традиційних земель і договірних прав.
Загалом дослідження прокладає геномно обґрунтований шлях до того, щоб знову поєднати розрізнені стада бізонів у єдину метапопуляцію. Це сучасний аналог історичної зв’язності, яка існувала протягом тисячоліть до колапсу XIX століття. Палеогеноміка в цьому випадку не просто переповідає минуле, а й показує, як можна розумніше й точніше будувати майбутнє одного з найвідоміших видів Північної Америки.