Животные одного и того же вида не всегда выглядят одинаково. У птиц могут отличаться формы клюва, у млекопитающих — размер, окрас или строение тела. Популяции, живущие в разных местах, нередко заметно отличаются друг от друга.
Гораздо сложнее понять, почему именно появляются такие различия. Они возникают из-за местной среды? Из-за естественного или полового отбора? Или это просто результат случайной потери генетических вариантов, когда группы животных долго живут отдельно и постепенно расходятся?
Команда исследователей и специалистов по охране леопардов решила разобраться в этом на примере необычной популяции в Южной Африке. Речь идет о менее чем 1 000 леопардов, живущих в Капской флористической области — регионе, который охватывает Западно-Капскую провинцию, а также части Восточно-Капской и Северо-Капской провинций.
Эти леопарды намного меньше своих сородичей в других частях Африки. Иногда их масса тела составляет всего половину от обычной. Десятилетиями ученые спорили, являются ли леопарды этого региона отдельной генетической популяцией и что могло сделать их такими необычными.
Раньше генетические исследования давали только ограниченные ответы. Обычно ученые изучали небольшое число генетических маркеров — отдельных участков ДНК, где чаще возникают мутации. Это помогает увидеть крупные закономерности, но не раскрывает тонкие детали того, как именно развивается популяция.
В новом исследовании ученые пошли дальше и изучили данные полного генома. Вместо того чтобы смотреть только на небольшие участки ДНК, они проанализировали всю последовательность пар оснований, из которых состоит геном леопарда: 2,57 миллиарда пар оснований и примерно 19 000 генов.
Исследователи вместе с местными экспертами по леопардам и эволюционными биологами собрали образцы мышечной ткани и кожи этих животных, а затем сравнили их с геномами леопардов из других частей Африки.
Результат оказался важным: леопарды Кейпа действительно генетически отличаются от других африканских леопардов. Это связано с тем, что они долго были изолированы от других популяций и адаптировались к своему региону.
Леопарды в целом — одни из самых широко распространенных крупных хищников в мире. Они живут в Африке и некоторых частях Азии. Сейчас признаются восемь подвидов, включая африканского леопарда.
Африканские леопарды, распространенные южнее Сахары, сильно различаются по окрасу, размеру тела и форме черепа. Обычно леопарды из открытых мест обитания крупнее и светлее, а лесные — меньше и темнее.
Но леопарды Капской флористической области выбиваются из этой схемы. Этот регион отличается высоким биоразнообразием и большим количеством растений, которые больше нигде в мире не встречаются. Местные леопарды имеют относительно небольшую массу тела, но до сих пор никто точно не знал, почему.
Новое исследование показало: эти животные не просто меньше других африканских леопардов. Они образуют собственную генетическую группу, четко отделенную от леопардов южной и восточной Африки.
Похожая картина обнаружилась и у леопардов из Ганы в Западной Африке. В обоих случаях ученые нашли мало признаков недавнего генетического смешения с соседними популяциями.
Леопарды Кейпа живут и перемещаются вдоль горной цепи Капских складчатых гор. Эти горы служат для них убежищем. Но за северной и восточной границей этой системы движение леопардов, похоже, почти прекращается. На севере барьером становится очень сухая полупустыня, а в значительной части Восточного Кейпа — высокая активность человека.
Чтобы понять, как эта популяция стала уникальной, ученые заглянули в прошлое. Анализ показал, что леопарды Кейпа начали отделяться от популяций дальше на востоке примерно 20 000–24 000 лет назад, во время последнего ледникового максимума — самой холодной фазы последнего ледникового периода.
В тот период южная Африка стала холоднее и суше. Травянистых территорий и пищи стало меньше, животным было труднее передвигаться и выживать. Из-за этого популяции могли оказаться разделенными.
Позже, в XIX и XX веках, численность леопардов резко сократилась. Вероятной причиной стали охота, потеря мест обитания и системы вознаграждений, которые поощряли фермеров убивать леопардов. В 1968 году такие выплаты прекратились, а благодаря усилиям по охране популяция начала восстанавливаться.
Из-за долгой изоляции и охоты ученые ожидали увидеть сильное генетическое истощение. Такое бывает, когда небольшие популяции скрещиваются внутри себя и теряют генетическое разнообразие. Это опасно, потому что популяции становится сложнее адаптироваться к новым угрозам — климатическим изменениям, болезням и давлению со стороны человека.
Но результат оказался более обнадеживающим. У леопардов Кейпа генетическое разнообразие оказалось лишь немного ниже, чем у других африканских популяций.
Исследователи также попытались понять, почему эти леопарды стали меньше. В их геноме нашли около 90 генов, которые чаще встречались именно у этой популяции и были связаны с размером тела, мышцами, костями и использованием энергии.
Это хорошо совпадает с условиями, в которых живут леопарды Кейпа. В их среде добыча гораздо меньше и распределена реже, чем в других местах обитания леопардов. Эти хищники в основном питаются такими животными, как капский даман, клипспрингер и капский грисбок.
Генетические данные указывают на то, что маленький размер этих леопардов — не просто результат изоляции или случайных изменений в генах. Скорее всего, они стали такими потому, что адаптировались к местной среде.
Это важно для охраны вида. Генетически отличающиеся и локально адаптированные популяции часто считают эволюционно значимыми единицами. Они представляют отдельную ветвь истории вида и нуждаются в особой защите, чтобы сохранить способность адаптироваться к будущим изменениям.
Леопарды Капской флористической области живут в ландшафте, не похожем ни на один другой в южной Африке. Здесь мало добычи, уникальная растительность и быстро растущее присутствие человека. Крупные огороженные заповедники встречаются редко, поэтому леопарды часто перемещаются через сельскохозяйственные районы и окраины городов, где конфликты с людьми особенно вероятны.
Чтобы сохранить этих животных, их места обитания должны быть связаны между собой, чтобы леопарды могли свободно и безопасно перемещаться. Также нужно бороться с браконьерством и гибелью на дорогах. Важную роль играет сотрудничество с землевладельцами и местными сообществами.
Сохраняя этих леопардов, люди защищают не только знакового хищника, но и уникальное эволюционное наследие, которое формировалось тысячи лет в одном из самых необычных ландшафтов Африки.
Источник: The Conversation
