Ar kryžminimas gali apsaugoti nykstančias rūšis nuo nepaprastosios klimato kaitos? | Evoliucija

THiustono laivų kanalas yra šiukšlių namai žuvims. Tai vienas judriausių uostų pasaulyje ir dėl viso eismo vanduo tapo slidus nuodingomis cheminėmis medžiagomis. Tačiau Persijos įlankos žuvienė rado būdą: ji išvystė atsparumą taršai, kryžmindama su kita rūšimi – Atlanto žuvimi, kuri turėjo patogią mutaciją.

Kryžminimas, arba hibridizacija, gamtoje yra labiau paplitęs, nei manėme, o dėl visuotinio šildymo gyvūnai persikelia į žemesnes temperatūras, todėl gali susimesti daugiau rūšių. Aliaskoje ir Kanadoje žmonės jau pastebėjo rutulinius lokius – grizlių, kurie juda į baltųjų lokių teritoriją, kad išvengtų karščio, rezultatas.

Neseniai gamtosaugininkai pasiūlė, kad galėtume kryžminti gyvūnus jų pačių labui. Jie mano, kad, kaip ir nauja Persijos įlankos žuvų apsauga nuo taršos, hibridizacija gali suteikti pažeidžiamiems gyvūnams evoliucinį startą lenktynėse, siekiant genetiškai prisitaikyti prie visuotinio šildymo. Gali pagerėti jų tolerancija aukštesnei temperatūrai ir rūgštiems vandenynams.

Kiti bijo prarasti tūkstantmečių senumo rūšis, nes susimaišo su skirtingais gyvūnais. Šios diskusijos atskleidžia gamtos išsaugojimo prarają, sukasi aplink klausimą: ar galime apsaugoti gyvūnus ir priversti juos keistis?

Nelaisvėje užaugintas lokys arba pizzly.
Nelaisvėje užaugintas lokys arba pizzly. Nuotrauka: Reddit

„Daug dalykų nuolat hibridizuojasi“, – sako Santa Klaros universiteto Kalifornijoje gamtosaugos biologė Michelle Marvier. Tai atsitinka augalams, žuvims, varliagyviams ir net kai kuriems žinduoliams. Tiesą sakant, daugelis iš mūsų savo DNR turi neandertaliečių ir denisoviečių pėdsakų – tai įrodymas, kad maišėmės su kitomis žmonių rūšimis. „Tai gali būti kažkas, kas veda į evoliucinę aklavietę, nes palikuonys yra sterilūs, arba tai gali būti pusiaukelė į evoliucinę adaptaciją “, – sako ji.

Tai antrasis aspektas, kuris sulaukia susidomėjimo. Rūšims, kurių kartų kartas yra ilgas, yra mažiau galimybių atsirasti potencialiai naudingoms mutacijoms, todėl, jei aplinka greitai keičiasi, normali evoliucija greičiausiai bus per lėta, kad tie gyvūnai prisitaikytų ir išgyventų. Hibridizacija galėtų būti greitas genų įtraukimas iš įprasto genofondo ribų.

„Kai kryžminate skirtingas rūšis, motyvacija iš tikrųjų yra sukurti naujas genų kombinacijas ir didinti genetinę įvairovę“, – sako Melburno universiteto ekologijos genetikė Madeleine van Oppen. Ši įvairovė padidina naujų prisitaikymo galimybių, kurios galėtų išgelbėti rūšis nuo išnykimo, kurį sukelia visuotinis atšilimas, potencialą, kaip ir Persijos įlankos žuvis išgelbėjo nuo taršos dėl Atlanto žuvų mutacijos.

Van Oppen dirba su koralais, kurių pusė išnyko per pastaruosius 30 metų, daugiausia dėl visuotinio šildymo. Laboratorijoje kirsdama koralus, ji sukuria naujus hibridinius palikuonis ir išbando juos, kad pamatytų, kaip jie išsilaiko šiltesnėmis sąlygomis. Ji ir jos kolegos neseniai parodė, kad kai kurie koralų hibridai išgyveno iki 34% geriau esant aukštesnei temperatūrai ir CO2 spaudimą nei jų tėvai.

Tačiau ne visas rūšis galima veisti ir išbandyti laboratorijoje. Vietoj to gamtosaugininkai galėtų perkelti vieną rūšį į kitos buveinę ir tikėtis, kad jos veisiasi. Nors dar niekas nebandė tokiu būdu pagaminti klimatui atsparių hibridų, šis metodas buvo naudojamas kovojant su rūšių, kuriose liko tik keli individai, giminingumu.

Europos laukinė katė Glen Feshie mieste, Škotijos aukštumose.
Europos laukinė katė Glen Feshie mieste, Škotijos aukštumose. Nuotrauka: Mark Hicken / Alamy

Floridos pantera yra pagrindinis pavyzdys. Dešimtojo dešimtmečio viduryje liko tik apie 25 ir mokslininkai manė, kad jie išnyks per du dešimtmečius. Kaip paskutinis bandymas jas išgelbėti, gamtosaugininkai perkėlė aštuonias Teksaso panteras į jų buveinę, kad padidintų genetinę įvairovę. „Tačiau ne be daug diskusijų ir nerimo, ką tai reikš“, – sako Marvier. Po trisdešimties metų Floridoje vis dar yra panterų, bet „ar tai vis dar yra Floridos pantera, jei atvežėte panteras iš Teksaso, kad su jomis susikryžmintumėte?

Nerimą kelia tai, kad verčiant rūšį, kuriai gresia pavojus, hibridizuotis, jūs elgiatės priešingai, užuot ją išgelbėję: padarote ją išnykusią. Jo genomas nebeišgyvena pradine forma. Atvykėlių genai ilgainiui užlieja pirmųjų gyventojų genus, nepalikdami pėdsakų to, kas kadaise jie buvo unikalūs.

Taip susiduria kai kurios Europos laukinės katės. Škotijoje jų likę vos keli šimtai, o 2019 metų Tarptautinės gamtos apsaugos sąjungos ataskaitoje nustatyta, kad pagrindinė grėsmė joms yra kryžminimas su naminėmis katėmis. Ataskaitoje teigiama, kad tai, kas dabar klajoja Škotijos aukštumose, pirmiausia yra laukinių kačių „hibridinis būrys“, turintis skirtingą naminės hibridizacijos laipsnį.

Situacija atrodo vis panašesnė Šveicarijos Juros kalnuose, sako gamtosaugos biologas Juanas Montoya-Burgosas iš Ženevos universiteto. Laukinės katės, turinčios keletą naminių genų, „nėra didelė problema, jei jos sugeba išgyventi, sąveikauti ir atlikti savo ekologinį vaidmenį“, – sako jis, tačiau jis ir jo kolega Mathias Currat modeliuodami parodė, kad Jura laukinės katės genetiškai nesiskiria nuo naminių kačių per šimtmetį.

Kaip jiems seksis tada, galima spėlioti, bet mes žinome, kad dėl didelės hibridizacijos gali priprasti prie vietinės aplinkos. Panašu, kad Šiaurės Amerikos Uoliniuose kalnuose taip nutinka upėtakis – toks simboliškas gyvūnas, kuris yra septynių JAV valstijų žuvis.

„Vietiniai upėtakiai prisitaikė išlikti ekstremalių aplinkos pokyčių akivaizdoje: žinote, potvyniai, gaisrai, apledėjimas“, – sako vandens ekologas Clintas Muhlfeldas iš JAV geologijos tarnybos. Tačiau jiems veisiant invazinius vaivorykštinius upėtakius, kuriuos XX amžiuje milijonai paleido į žvejybos išteklius, genų, kurie kartu yra atsakingi už šias adaptacijas, kolekcija yra suskaidoma.

Amerikos Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų upėtakis.
Amerikos Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų upėtakis. Nuotrauka: Alamy

Tai, galbūt kartu su blogais naujais genų deriniais, turi žalingą poveikį tolesnei kartų linijai. Kuo daugiau vaivorykštinių upėtakių turi, hibridai užaugina vis mažiau palikuonių. „Kai tik 20 % hibridizacijos, matote bent 50 % fizinio pasirengimo sumažėjimą ir matėme šį modelį įvairiose populiacijose“, – sako Muhlfeldas.


BTodėl nerimauti dėl žmonių skatinamos hibridizacijos yra suprantama. Tačiau Marvier teigia, kad tokie baisūs scenarijai pasitaiko retai. „Dauguma introdukuotų rūšių yra visiškai gerybinės“, – sako ji. Neseniai atliktoje apžvalgoje ji ir jos kolegos nustatė, kad nors daugelyje tyrimų pabrėžiama, kad „įsibrovėlių“ hibridizacija kelia grėsmę vietinėms rūšims, nedaugelis pateikė realių žalingo poveikio įrodymų, tokių kaip prastas augimas ar vaisingumas. Straipsnyje teigiama, kad jei vietinė rūšis pakeičiama, bet prisitaikant prie jos ekosistemos, tai nebūtinai turėtų būti vertinama kaip nuostolis.

Ne visi sutinka. „Srityje stebiuosi savotiškomis ir labai savitomis adaptacijomis, kurios [different species] evoliucionavo “, – sako ekologas Danielis Simberloffas iš Tenesio universiteto. „Manęs tiesiog negali nudžiuginti tokie dalykai [Marvier and others] kalbame kaip apie pakaitalą. Jis ne vienas. Paskutinis dalykas, kurio norime, yra turėti tiek daug genų srauto, kad prarastume tą rūšių, kurias bandome apsaugoti, išskirtinumą, sako Karin Pfennig, Šiaurės Karolinos universiteto evoliucijos biologė.

Žvelgiant iš Van Oppeno perspektyvos, idealiu atveju mes išlaikytume visas rūšis tokias, kokios jos yra, bet mes „neturime tos prabangos, nes aplinka keičiasi taip greitai, o biologinės įvairovės nykimas tiesiog taip greitas“. Kitaip tariant, jei negalime išsaugoti turimų, galbūt galime padėti gamtai sukurti naujų, kurie labiau išgyvens.

Tokių kompromisų gamtoje pasitaiko. Pavyzdžiui, Naujosios Meksikos dykumoje gyvenančios Plains rupūžės patelės mieliau poruojasi su meksikietiška rupūže, o ne su savo rūšimi, bet tik tuo atveju, jei jų tvenkinys išdžiūsta. Hibridiniai buožgalviai vystosi greičiau ir turi didesnę tikimybę sulaukti pilnametystės, kol vanduo neišnyks. Tačiau tai sunkus pasirinkimas, nes tik hibridinės dukterys yra vaisingos.

Pfennigas, tyrinėjantis kastuvėles, įtaria, kad hibridizacija turėjo didelę reikšmę, kodėl lygumų kastuvėliai persikėlė iš savo protėvių pievų į dykumą, nes tai „gali leisti rūšims persikelti į naujas buveines, kuriose jos kitaip negalėtų gyventi“. Tai nėra didelis šuolis manyti, kad tai gali padaryti tą patį rūšims, atsidūrusioms naujoje arba drastiškai pakitusioje aplinkoje dėl visuotinio atšilimo.

Tačiau genomų pritaikymas naudojant hibridizaciją „yra tikrai bukas įrankis“, sako Simberloffas. „Tai tarsi plaktuko naudojimas chirurgijoje“, – sako jis ir priduria, kad genetinis redagavimas suteiktų mums daug tikslesnės kontrolės. Jis atkreipia dėmesį į augalo atvejį – amerikietiškąjį kaštoną, kuris buvo plačiai paplitęs tol, kol atsitiktinai atvežtas marą sukeliantis grybelis neužkrėtė jų.

Žmonės jau kurį laiką bandė hibridizuoti amerikietišką kaštoną su atspariu kininiu kaštonu. „Jie užauga maždaug tokio aukščio“, – sako jis, laikydamas ranką prie krūtinės, – tada juos užklumpa maras. Tačiau dabar mokslininkams pavyko pritaikyti amerikietišką kaštoną kviečių geną, suteikiantį jiems atsparumą. Pagal Simberloffo chirurgijos analogiją tai yra skalpelis.

Plainso rupūžės patelė, besiporuojanti su meksikietiškos rupūžės patinu.
Plainso rupūžės patelė, besiporuojanti su meksikietiškos rupūžės patinu. Nuotrauka: Catherine Chen / davidpfenniglab.com

Tačiau evoliucijos biologas Andrew Whiteheadas iš Kalifornijos universiteto Davise, tyrinėjantis Persijos įlankos žuvis, nemano, kad tai yra tinkamas pasirinkimas daugeliui rūšių. Jis sako, kad per mažai žinome apie tai, kaip genų keitimas ar įterpimas paveiks gyvūnus, kai jie bus gamtoje. „Manau, kad esame kvaili, manydami, kad galime genetiškai sukurti ateičiai atsparų padarą.

Tačiau evoliucija taip pat neatliks darbo už mus be pagalbos, sako jis. Žmonės pasakojimą apie Persijos įlankos žuvis supranta taip, kad evoliucija pateiks sprendimus dėl taršos ir visuotinio atšilimo, „tačiau tai yra visiškai neteisinga nuomonė, nes tai tokia išimtis“. Jo paties sprendimas yra paprastesnis ir, kaip rodo JT klimato kaitos konferencijos, sudėtingesnis. „Kaip sudeginti mažiau iškastinio kuro? Mes žinome, kad tai pavyks“.

Sunku nesutikti. Apsaugoti visas, išskyrus pačias charizmatiškiausias ir svarbiausias rūšis, po vieną neįmanoma, sako Montoya-Burgos, nepaisant to, kokius įrankius naudojame. „Turime veikti ties problemos šaltiniu – klimato kaita“.

Nors tai neabejotinai tiesa, tam tikra žala jau padaryta ir ją bus sunku pakeisti. Tiesiog imk Floridą. Jos panterų populiacija iš pradžių smarkiai sumažėjo dėl kelių eismo įvykių ir dingusio grobio, tačiau ilgainiui tai gali net neturėti reikšmės. „Tikriausiai jiems vis tiek nepavyks, – sako Simberloffas, – nes Florida skęsta. Tai sugrąžina mus prie to sunkaus klausimo: jei negalime išsaugoti jų tokių, kokie jie yra, ar turėtume pabandyti išsaugoti juos kaip ką nors kita?

Leave a Comment

Your email address will not be published.