Пока весь мир следил за императорскими пингвинами, на краю Земли, более чем в трех тысячах километрах от ближайшего населенного пункта все это время жил другой вид. Он выглядел почти как обычный пингвин генту, кричал почти как генту и вел себя почти как генту. Но его ДНК говорила другое. Международная команда ученых выяснила: то, что десятилетиями считалось одним видом, на самом деле распадается на четыре. Один из них официально не признавали более ста лет. Теперь это первый новый вид пингвинов, описанный за столетие.
Почему этот вид так долго оставался незамеченным
Пингвины генту обитают на островах Кергелен, которые по-французски называют Островами запустения. Это более чем 3200 километров от любого постоянно населенного массива. Такая удаленность объясняет, почему целый вид так долго не могли распознать.
Внешне птицы почти не отличаются от сородичей. У них знакомая белая нижняя сторона и черная спина, которые помогают избегать хищников и охотиться в океане. Различия касаются лишь тонких деталей: размера тела и вокализации. Но генетически это явно другой вид. Ученые называют такие организмы загадочными видами: они очень похожи на родственников, несмотря на значительные генетические различия.
ДНК показала: один вид оказался четырьмя
Генетические данные свидетельствуют, что то, что когда-то считалось единым широко распространенным видом пингвинов генту, на самом деле состоит из четырех отдельных видов.
Три популяции, ранее классифицированные как подвиды, оказались достаточно генетически отличающимися, чтобы считаться полноценными видами. Четвертый никогда официально не признавался.
Чтобы разрешить давние разногласия, исследователи объединили специалистов по пингвинам со всего мира. Они провели широкое геномное исследование популяций генту. Ранее предлагали до шести подвидов, но единого согласия не было. Новая работа представляет собой консенсус, сформированный на основе целостных геномных последовательностей 64 пингвинов из 10 гнездовых колоний. Впервые отбор проб охватил почти весь географический ареал птиц.
Команда также сравнила физические и поведенческие характеристики: окраску, крики, графики размножения, питание и поведение при кормлении. По словам ученых, вероятно, нет ни одного вида пингвинов, таксономия которого обсуждалась бы так сильно. Спор о том, сколько видов или подвидов существует, длится более ста лет.
Как пингвины распространились по Южному полушарию
Исследователи почти десять лет изучали, как эволюционировали и диверсифицировались пингвины. В 2019 году они опубликовали работы, показывающие, что пингвины появились возле Австралии и Новой Зеландии примерно 22 миллиона лет назад.
Позже императорские и королевские пингвины отделились от других линий. Императоры стали ассоциироваться с Антарктидой, а короли с субантарктидой. Около 12 миллионов лет назад развитие циркумполярного течения помогло другим группам распространиться по субантарктиде. В итоге они колонизировали отдаленные острова и архипелаги, достигнув севера до Африки и Южной Америки.
Гибкое питание как двигатель видообразования
Пингвины генту имеют важное преимущество перед многими родственниками: они гибко питаются. Вместо того чтобы сильно полагаться на один вид добычи, они съедят почти все, что могут поймать под водой.
Эта гибкость становится все важнее по мере сокращения популяций криля. Пингвины с более узким рационом, включая императоров и адели, сокращаются в некоторых регионах. Количество генту, живущих рядом с ними на Антарктическом полуострове, напротив, растет.
Ирония в том, что широкий рацион генту, возможно, способствовал созданию уникального вида, признанного сегодня. Поскольку генту могут питаться разнообразной добычей, включая рыбу, криль, кальмаров и каракатицу, им не нужно уходить далеко от гнездовых колоний в поисках пищи. Они также часто возвращаются на одни и те же места гнездования из года в год.
В течение длительного времени популяции на изолированных островах все больше адаптировались к местной среде. Эти поведенческие и экологические различия постепенно усиливались естественным отбором в их геномах.
Четыре вида и их территории
Исследователи оценивают, что четыре вида генту расходились за последние 300 000–500 000 лет. Географическая изоляция сыграла важную роль, наряду с Антарктическим полярным фронтом. Это важная граница в Южном океане, где температура воды и соленость резко меняются. Эта граница также может ограничивать перемещение морских животных.
К северу от Полярного фронта, где воды теплее и солонее, живет восточная линия. Она встречается на островах Крозе, Мэрион и Маккуори. Северная линия ограничена Фолклендскими и Мартильскими островами в Южной Америке.
Недавно описанная юго-восточная линия обитает рядом с Полярным фронтом. Это относительно небольшая популяция, которая эволюционировала на острове Кергелен и, вероятно, на соседнем острове Херд.
Южнее находится самая многочисленная линия. Он обитает на Антарктическом полуострове, прибрежной Антарктиде и острове Южная Георгия.
Геномы раскрывают локальные адаптации
Геномный анализ возглавил аспирант Университета Чили. По сравнению с предыдущими исследованиями, ученые изучили гораздо более широкую часть генома и проанализировали тысячи генетических различий.
Эти данные показали, как каждый вид генту адаптировался к своей конкретной среде.
Южный генту, процветающий в Антарктиде, несет генетические изменения, связанные с жизнью в экстремальных полярных условиях. Исследователи обнаружили большее количество генов, связанных с теплопроизводством, накоплением жиров и липидов, а также восприятием света. Изменения, связанные с восприятием света, могут помочь птицам справляться с резкими сезонными изменениями дневного света и интенсивным отражением света от льда.
Восточный генту, напротив, обладает большим количеством генов, связанных с эффективным метаболизмом углеводов и более сильными погружениями. К ним относятся гены, участвующие в транспортировке и использовании кислорода, образовании кровеносных сосудов, активности митохондрий и развитии легких. Вместе эти признаки позволяют птицам дольше оставаться под водой, находясь в поисках пищи в океанах с относительно низкой биологической продуктивностью.
Северный генту Южной Америки показал иной характер. Его геном был обогащен генами, участвующими в пищеварении, сокращении сердца и возбуждении мышц. Исследователи отмечают, что эти изменения могут поддерживать устойчивую физическую активность, необходимую для длительного кормления под водой.
Что ждет пингвинов при изменении климата
Команда также использовала климатические модели, чтобы оценить, где в 2050 году могут существовать подходящие места обитания генту.
При умеренном сценарии изменения климата островные субантарктические виды могут потерять подходящую среду обитания на всех островах, где они сейчас живут. Во многих случаях близлежащих островов было бы мало или вовсе отсутствовало с подходящим местом обитания.
Антарктический генту может показать себя совсем иначе. Ожидается, что его подходящий ареал будет распространяться дальше на континент по мере изменения условий. В то же время ожидается, что численность пингвинов императорских, адели и подбородочных будет сокращаться, поскольку морской лед исчезает, а популяции криля, растущих под льдом, будут затронуты.
Ученые отмечают, что изменение климата не единственная опасность, с которой сталкиваются пингвины за пределами Антарктиды. Потепление океанов, разрушение среды обитания, хищничество крыс и собак, конкуренция с коммерческим рыболовством и случайный прилов в рыболовные сети также угрожают многим популяциям.
С точки зрения изменения климата островные виды с очень низкими популяциями можно сравнивать с субантарктическими пингвинами генту. Галапагосские и другие виды островных пингвинов, поскольку они эндемики этих островов, не найдут места после изменения окружающей среды. Эти острова очень изолированы, и эти пингвины не могут легко адаптироваться для колонизации других регионов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Biology.
Изображение: nature.com
