Китобойный промысел уничтожил гораздо больше финвалов, чем считалось ранее

Но есть и хорошие новости: гены представителей этого исчезающего вида все еще достаточно разнообразны, и нынешних мер по сохранению будет достаточно, чтобы помочь популяциям прийти в норму без инбридинга. Исследование также показало, что здоровье этой популяции имеет важное значение для выживания высоко изолированных и генетически различных финвалов в Калифорнийском заливе.

Исследование, опубликованное в Природные коммуникации, является одним из первых, кто использовал информацию о полном геноме, чтобы получить представление о размере и генетическом разнообразии современной популяции. Предыдущие исследования приходилось полагаться на записи китобойного промысла или митохондриальную ДНК, унаследованную только от матери, что давало ограниченную генетическую информацию.

В XIX веке китобойный промысел уничтожил большинство видов китов во всем мире, но самые крупные из них — синие и финвалы — остались практически нетронутыми. Ситуация изменилась с появлением промышленного китобойного промысла в двадцатом веке. К середине столетия во всем мире было убито почти миллион финвалов, по меньшей мере 75 000 из них — в восточной части северной части Тихого океана.

«Когда вы смотрите на записи китобойного промысла, вы можете знать только, сколько было убито. Вы не можете знать, сколько было убито с самого начала», — сказал автор-корреспондент Мэйси Линь, которая работала над проектом в качестве аспиранта Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Постдокторант Института науки Карнеги при Стэнфордском университете. «Мы знаем, что китобойный промысел в 20 веке был очень опасен, но мы не знали, насколько он опасен для финвалов».

Чтобы выяснить это, научный сотрудник и автор-корреспондент Серджио Негенда-Моралес извлек ДНК из образцов тканей, взятых у диких финвалов в восточной части северной части Тихого океана и Калифорнийском заливе. Это было дополнено использованием ДНК, предоставленной коллегами из Национального управления океанических и атмосферных исследований. Всего было исследовано 50 китов. Финвалы из Калифорнийского залива были включены, поскольку их популяции не пострадали от китобойного промысла, что позволило исследователям оценить их генетическое разнообразие и увидеть, насколько тесно они связаны с популяциями восточной части северной части Тихого океана.

«Получить образцы у живых китов сложно, потому что вы не знаете, где они будут находиться, а когда они прибудут, у вас будет только один момент, чтобы взять образцы, прежде чем они вернутся под воду», — сказала Нигенда-Моралес. , сейчас является доцентом Калифорнийского университета в Сан-Маркосе. «Это унизительный опыт — проводить полевые исследования и общаться со вторым по величине животным на планете».

Анализ генома показал, что популяция Калифорнийского залива разошлась около 16 000 лет назад, достигнув примерно 114 взрослых репродуктивного возраста. Популяция размножающихся взрослых особей является ключевым показателем способности вида поддерживать себя. Фактическая популяция восточной части северной части Тихого океана оставалась на уровне около 24 000 особей в течение тысяч лет, пока 26–52 года назад не произошло резкое сокращение — период, который совпадает с китобойным промыслом 20-го века — до всего около 305 особей.

Предыдущие экологические исследования показали снижение численности финвалов на 70%, в то время как предыдущие генетические исследования показали, что до китобойного промысла численность китов была гораздо больше.

«Обычно трудно обнаружить столь сильные недавние сокращения генома. Но в этом случае финвалы уже были многочисленны раньше, что сделало внезапное сокращение очень очевидным в наших данных. Если бы сокращение не было таким сильным, мы бы не стали сделали это». «Мы не смогли его обнаружить», — сказала Нигенда Моралес.

Когда популяция страдает от такого резкого сокращения, вредные гены, оставшиеся в оставшихся организмах, могут со временем амплифицироваться, поскольку небольшой размер популяции неизбежно вынуждает особей, несущих эти гены, размножаться вместе. Эти вредные гены могут ухудшить здоровье населения в целом и привести к его смерти. Генетическое разнообразие среди китов восточной части северной части Тихого океана остается высоким, а это означает, что многочисленные версии многих генов все еще широко распространены, а вредные гены еще не стали обычным явлением.

«Большая часть этого разнообразия возникла очень давно, поэтому генетическое разнообразие небольшого числа выживших особей происходит из их древней истории», — сказал соавтор Кирк Лохмюллер, профессор экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

К счастью, благодаря медленным темпам воспроизводства финвалов, спад, вызванный китобойным промыслом, продолжался наиболее сильно всего в течение двух поколений финвалов – 50-летний период – и завершился введением в 1985 году международного моратория на китобойный промысел. популяция медленно восстанавливается, и Вредные гены не успевают накопиться.

Однако компьютерное моделирование показывает, что если популяция останется в нынешнем размере, разнообразие начнет исчезать. Самое важное, что правительства могут сделать, чтобы помочь восстановлению финвалов, — это продолжить соблюдение запрета на китобойный промысел, чтобы у финвалов было время увеличить свою численность, пишут авторы исследования.

Будущее финвалов в Калифорнийском заливе также зависит от восстановления популяции восточной части северной части Тихого океана. Геномный анализ показал, что многие вредные гены стали обычными для первой группы и что единственным источником новых генетических вариантов являются случайные киты из восточной части северной части Тихого океана, которые забредают на ее территорию примерно раз в три поколения. Однако этого вливания нового генетического материала было достаточно, чтобы поддерживать популяцию.

На данный момент существующие меры защиты для обеих групп кажутся адекватными, хотя они должны будут оставаться в силе в течение длительного времени. Но изменение климата, забастовки кораблей и другие антропогенные нарушения могут поставить под угрозу восстановление этого вида. Авторы ожидают, что текущие исследования помогут определить дополнительные меры по сохранению.

«По мере совершенствования вычислительных моделей мы можем учитывать такие факторы, как изменение климата, и связывать риск вымирания, вызванный антропогенными процессами, с тем, что происходит на геномном уровне», — сказал Лохмюллер. «Продолжение разработки таких моделей так же важно, как и сбор большего количества данных».

Нигенда Моралес и Лин провели исследование в качестве аспирантов профессора Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и старшего автора Роберта Уэйна, который продолжал работать над проектом до своей смерти в конце прошлого года. Ему авторы посвящают статью.