Летучие мыши из Аризоны несут генетическое наследие, насчитывающее тысячи лет

Фото из открытых источников

В пещере в Аризоне пятнистые летучие мыши имеют общую материнскую ДНК с летучими мышами, погибшими там 2100 лет назад, а большая часть их разнообразия обитает на юго-западе страны. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале PLOS One.

Такое редкое животное звучит так, будто оно находится на грани исчезновения. Пятнистые летучие мыши обитают в одиночестве на скалах по всей западной части Северной Америки, и натуралист, писавший в 1899 году, назвал их одними из самых редких млекопитающих в мире. И все же в одной пещере на севере Аризоны летучие мыши, живущие там сегодня, несут ту же материнскую ДНК, что и летучие мыши, погибшие в этой пещере 2100 лет назад.

Пещера расположена в той части ареала, где этот вид сохраняет большую часть своего генетического разнообразия. Летучие мыши на юго-западе Америки несут в себе больше этого разнообразия, чем летучие мыши на северной границе ареала, и эти северные летучие мыши могут быть более подвержены будущим изменениям.

Фейт М. Уокер из Университета Северной Аризоны возглавила работу вместе с коллегами из Центра геномики сохранения природы Смитсоновского института и Канадского общества охраны дикой природы. Ее команда изучила ДНК 121 пятнистой летучей мыши, обитавших от Британской Колумбии до центральной Мексики. Многие из современных летучих мышей были обнаружены в той самой пещере в Аризоне, редком месте скопления этих животных.

Каждая пятнистая летучая мышь обычно проводит день в одиночестве в трещине скалы, примерно в 10 километрах от круглогодично текущей воды. Как и большинство летучих мышей, она охотится в темноте, издавая крики и прислушиваясь к эху.

«Пятнистые летучие мыши — одно из скрытых сокровищ Запада. У них огромные розовые уши, яркие белые пятна и эхолокационные сигналы, которые находятся в пределах человеческого слуха, но встретить их удается крайне редко», - сказала Уокер.

До 1965 года ученым было известно всего о 35 особях, а сегодня в музеях хранится лишь 95 экземпляров. Точных данных нет, а опубликованные оценки варьируются от 2500 до 100 000 летучих мышей.

В США пятнистая летучая мышь относится к видам, вызывающим опасения, причем статус вида варьируется в зависимости от штата. В Канаде, где, по оценкам, обитает менее 1000 взрослых особей, она внесена в список видов, вызывающих особую озабоченность.

По прогнозам, к 2039 году более половины видов летучих мышей Северной Америки столкнутся с умеренным или очень высоким риском вымирания. К числу угроз относятся изменение климата, ветроэнергетика, потеря среды обитания и грибковое заболевание, называемое синдромом белого носа.

Команда Уокер собрала летучих мышей из трех разных эпох. Шесть из них погибли в пещере в Аризоне, и их возраст, определенный методом радиоуглеродного анализа, составил от 120 до 2100 лет. Другие были взяты из музейных коллекций, начиная с 1904 года, а 69 особей были пойманы живыми в период с 2009 по 2013 год, у них взяли образцы с помощью крошечного мазка с крыла или щеки, после чего их выпустили на волю.

Исследователи проанализировали два типа ДНК. Один представляет собой короткий участок, передающийся только от матери к потомству, и позволяет отслеживать семейные линии на протяжении длительных периодов времени. Другой тип ДНК происходит от обоих родителей и лучше отражает недавние перемещения между популяциями.

Пять из шести древних летучих мышей являлись носителями наиболее распространенного в регионе материнского типа. Этот же тип был обнаружен у 14 из 38 ныне живущих летучих мышей, образцы которых были взяты в пещере. Шестая древняя летучая мышь отличалась всего одной буквой генетического кода, и ее точный тип совпал с двумя ныне живущими летучими мышами из той же пещеры.

«Как учёные, мы часто ищем доказательства изменений, но в этом случае неожиданностью стала преемственность», — сказала Уокер. «Древние летучие мыши генетически выглядели очень похожими».

Летучие мыши из центральной части ареала, в районе Аризоны, Нью-Мексико и Юты, обладали наибольшим генетическим разнообразием по обоим типам ДНК. Среди 101 особи команда обнаружила 26 различных материнских типов. Среди 11 летучих мышей из Вашингтона, Орегона и Британской Колумбии было обнаружено всего два.

У летучих мышей из центральной части Тихого океана также было обнаружено 28 вариантов ДНК, которые не встречались больше нигде, в то время как у северных летучих мышей таких вариантов не было. Большая, разнообразная популяция предоставляет больше возможностей для адаптации к изменениям, а небольшая, однородная — меньше.

Исследователи связали эту закономерность с распространением вида на север по мере потепления климата после последнего ледникового периода. Согласно этой версии, новые особи на северной границе принесли с собой лишь часть разнообразия.

Две группы выделялись отдельно. Калифорнийские летучие мыши образовали собственную материнскую линию, возможно, прерванную горным хребтом Сьерра-Невада. Две популяции летучих мышей из центральной Мексики резко отличались от всех остальных групп, и за более чем 40 лет в этом регионе была обнаружена только одна пятнистая летучая мышь.

Пещера таила в себе и свой сюрприз. Из 39 пойманных там пятнистых летучих мышей 31 были самцами и восемь — самками. Исследователи поймали в пещере девять видов летучих мышей, и шесть из них, включая пятнистых, были преимущественно самцами.

Анализ ДНК обоих родителей выявил две пары отец-сын, а также еще три пары близких родственников. Исследователи сочли это примечательным, поскольку считается, что большую часть перемещений между популяциями совершают самцы летучих мышей.

Команда Уокер истолковала большое количество самцов как признак роения. В местах роения летучие мыши из разных убежищ собираются, чтобы кружить и преследовать друг друга, отчасти для поиска самок. Средняя температура в пещере составляет около 8°C, что может быть слишком холодно для самок, воспитывающих потомство.

Авторы настоятельно призвали к защите как на северном, так и на северном концах ареала. Потеря локальных групп в разнообразном центре может помешать распространению этого разнообразия на север. Северных летучих мышей, с меньшим разнообразием и небольшой популяцией, следует рассматривать как отдельную группу, предложила команда исследователей.

Летучие мыши северных регионов также ведут себя иначе. Ранее, в ходе наблюдений, было установлено, что в Аризоне летучие мыши пролетали около 77 километров в оба конца, чтобы добыть пищу. В Британской Колумбии летучие мыши устраивали ночлег в 6-10 километрах от мест кормления.

«Как генетически разнообразные основные популяции на юго-западе, так и более мелкие популяции на окраинах ареала имеют важное значение, и сохранение обеих помогает поддерживать способность вида адаптироваться и выживать в будущем», — сказала Уокер.

По ее словам, для людей, проживающих в одном ареале с этими летучими мышами, самым важным шагом является предоставление им пространства в местах обитания на скалах, а также поддержка защиты близлежащих водоемов и кормовых угодий.

Анализируемая группой материнская ДНК представляет собой короткий участок, выбранный таким образом, чтобы можно было использовать старые и древние образцы. Она отслеживает только материнские линии, поэтому не может показать, что передали отцы. Отбор образцов также был неравномерным, поэтому в некоторых анализах исследователи использовали меньшее количество летучих мышей из пещеры в Аризоне, чтобы избежать искажения результатов.

Первоначально команда предположила, что летучих мышей, перемещающихся на север из центральной популяции, больше, чем наоборот. Когда команда выровняла размеры выборки, эта разница исчезла.

Несколько первых популяций летучих мышей, прошлые резкие сокращения численности и большая протяженность равнины могли привести к уменьшению видового разнообразия на севере. Имея текущие данные, команда не может различить эти факторы.

Уокер сказала, что следующим шагом станет полногеномное секвенирование, которое считывает весь набор ДНК летучей мыши, а не ее небольшие фрагменты. «Нам также нужно больше образцов из тех регионов Запада, которые остаются генетическими "слепыми зонами", чтобы мы могли увидеть, как эти популяции вписываются в более широкую эволюционную историю вида».

Пока не будут собраны образцы популяций летучих мышей в этих районах, от северной Калифорнии и Айдахо до северной Мексики, остается неясным, как они связывают разнообразное ядро с менее разнообразным севером.