ДНК может объяснить, почему некоторые редкие птенцы пингвинов умирают от вируса

Фото из открытых источников

Желтоглазый пингвин (Megadyptes antipodes) уже много лет насчитывает всего несколько сотен гнездящихся пар. Специалисты по охране природы знают все угрозы: завезённые хищники, рыболовные сети, потепление морей. Вирус в первоначальном списке угроз не фигурировал.

С 2019 года гибель птенцов от нового респираторного заболевания еще больше приблизила популяцию пингвинов на материке к критической гибели. Пингвины на отдаленных субантарктических островах являются носителями того же самого вируса, и их птенцы выжили. Разница заключается не только в заболевании.

Желтоглазый пингвин, известный на языке маори как хойхо, — один из самых редких пингвинов на Земле. В общей сложности осталось менее 3000 особей, и лишь около 115 гнездящихся пар обитают на материковой части Новой Зеландии.

Ученые долгое время рассматривали этих птиц как единую популяцию. Северные птицы обитали на материке, южные — на субантарктических островах Окленд и Кэмпбелл.

Чтобы выяснить, поражает ли болезнь только одну половину популяции, профессор Джемма Геогеган и ее коллеги из Университета Отаго секвенировали 249 геномов желтоглазых пингвинов со всего ареала вида. Простая картина двух групп не подтвердилась. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution.

Материковые пингвины генетически отличаются от пингвинов двух островных групп, которые также отличаются друг от друга. Существует три отдельные популяции, между которыми практически не происходит скрещивания. Эти расхождения не являются недавними. Северная линия отделилась от южных популяций где-то между 5000 и 16000 лет назад.

Птицы с островов Кэмпбелл и Эндерби разошлись сравнительно недавно, но задолго до того, как полинезийские мореплаватели достигли Новой Зеландии около 1250 года нашей эры.

Более ранние исследования, основанные на единственном маркере митохондриальной ДНК и скудной палеонтологической летописи, относились к периоду прибытия на материк всего 500 лет назад. Данные полногеномного анализа говорят совсем о другом.

Вернемся к умирающим птенцам. Вирус, убивающий их, называется гировирусом желтоглазого пингвина (YPGV). Вскрытия показывают затопленные легкие, кровоизлияния и истощение иммунной ткани.

Проблема в том, что вирус присутствует повсюду в популяциях пингвинов. ПЦР-тестирование выявило его у здоровых взрослых особей и птенцов во всех трех группах. Так почему же он убивает только птенцов с материка?

Генетическое сканирование выявило нечто специфическое. У птиц южных регионов наблюдаются необычные особенности вблизи генов, отвечающих за формирование и функционирование ресничек — волосоподобных структур, выстилающих дыхательные пути и удаляющих вдыхаемые микробы. У птиц с материка эти же участки выглядят иначе.

Генетическое сравнение больных и здоровых цыплят выявило специфические подозрительные гены. Наиболее вероятным оказался перицентрин — белок, который вирусы иногда используют для перемещения к ядру клетки.

Ещё одним кандидатом является белок, от которого зависят несколько вирусов для распространения. Третий белок подаёт сигнал тревоги организму при возникновении инфекции, и если этот сигнал тревоги срабатывает неправильно, ответная реакция атакует ткани вместо того, чтобы устранить угрозу.

В одной из предыдущих работ вирус, поражающий пингвинов, был идентифицирован всего несколько лет назад. Однако до сих пор никто не знал, какие из собственных генов пингвина могут определять выживание птенца. Теперь есть несколько генов, которые необходимо проверить.

Исследование проводилось совместно с племенем Нгаи Таху, коренным народом Новой Зеландии, который является хранителем этих пингвинов. Команда предлагает выделить три официальных подвида, каждому из которых будет присвоено название на языке маори, уходящее корнями в географию его обитания.

Эти названия не просто декоративные. Восприятие этих трех групп как одного вида определяло политику охраны природы на протяжении пятидесяти лет. Признание трех отдельных линий развития меняет все.

Одна из идей, которая тихо циркулирует уже много лет, — это генетическое спасение: завоз птиц из более здоровых островных популяций для скрещивания с вымирающей группой на материке, исходя из теории, что новые гены могут повысить выживаемость.

Новые данные осложняют этот план. Материковые пингвины развивались по собственному эволюционному пути на протяжении 16 000 лет. Скрещивание их с островными птицами может спровоцировать депрессию от скрещивания – состояние, при котором потомство оказывается менее приспособленным, чем любой из родителей.

Любое вмешательство теперь требует гораздо более тщательного подхода. Скрещивание птиц, эволюционировавших врозь на протяжении тысячелетий, — это серьезный шаг.

Впервые исследователи получили конкретные гены-кандидаты, которые могут помочь объяснить, почему одна популяция пингвинов вымирает от вируса, с которым их сородичи справляются безболезненно.

Теперь в лабораторных условиях можно проверить, различается ли реакция этих иммунных механизмов у птиц, обитающих на материке и на островах. Ветеринары, лечащие больных птенцов, получили новые возможности для вмешательства.

У материкового подвида осталось примерно 115 гнездящихся пар. Без принятия мер, пишут исследователи, эта линия может исчезнуть в течение 20 лет. Одних только геномных данных недостаточно для ее спасения. Но теперь защитники природы знают, что именно они пытаются спасти.