«Иметь много генетических вариантов — это все равно, что покупать много лотерейных билетов», — сказал Карлос Прада, ведущий автор исследования и научный сотрудник STRI графа С. Таппера. «Мы обнаружили, что даже небольшое количество особей трех разных видов кораллов рода Orbicella, создающих рифы, имеют довольно небольшие генетические вариации и, следовательно, могут адаптироваться к большим изменениям в окружающей среде».«Значение этих открытий выходит за рамки фундаментальной науки», — сказала Моника Медина, научный сотрудник STRI и Смитсоновского национального музея естественной истории и доцент Университета штата Пенсильвания. «Мы можем рассчитывать на использование аналогичных подходов для прогнозирования демографических моделей, чтобы лучше управлять сегодняшними рифами Орбичеллы, которым угрожает изменение климата».Чтобы оглянуться назад, группа исследователей, работающая на исследовательской станции Бокас-дель-Торо Смитсоновского института и в лабораториях молекулярной и морской лаборатории Naos, собрала окаменелости древних коралловых рифов и использовала методы геологического датирования с высоким разрешением, чтобы определить их возраст. Они сравнили количество окаменевших видов кораллов в разные моменты времени.
Одной из наиболее представленных групп в коллекциях окаменелостей были виды рода Orbicella. В дополнение к коллекциям окаменелостей они также использовали полногеномное секвенирование, чтобы оценить текущее и прошлое количество нескольких видов Orbicella.У одного человека есть две копии его генетического материала, в некоторых случаях одна копия отличается от другой и называется генетическим вариантом.
Сначала авторы собрали полную геномную последовательность человека из Флориды, а затем, используя ее в качестве якоря, реконструировали генетическую вариацию, содержащуюся в отдельных особях. В зависимости от степени генетической изменчивости в определенных интервалах генома авторам удалось восстановить размеры популяций каждого вида в разное время в прошлом.Между 3,5 и 2,5 миллионами лет назад численность всех видов кораллов в Карибском бассейне увеличилась.
Но от 2 до 1,5 миллионов лет назад, когда ледники опустились, чтобы покрыть большую часть северного полушария, и температура поверхности моря резко упала, количество видов кораллов в Карибском бассейне также резко сократилось. Уровень моря упал, уничтожив большую часть первоначальной мелководной прибрежной среды обитания.«За исключением видов, которые существуют сегодня, все виды Orbicella, которые выжили до 2 миллионов лет назад, внезапно вымерли», — пишут авторы.
Когда огромное количество видов вымирает, появляется пространство для переселения других видов и развития новых видов, занимающих то место, которое занимали другие.Число двух видов, которые лучше всего растут на мелководье, увеличилось вдвое примерно в то же время, когда исчезли их родственные виды и конкурент Orbicella (O. nancyi).
Когда вид сокращается во время вымирания, он теряет все больше и больше генетической изменчивости, и иногда ему не с чем работать в период восстановления. Ученые называют это генетическим узким местом.
Орбичелла смогла восстановиться после узкого места. «Невероятно, как предсказания, основанные на генетических данных, так хорошо коррелируют с данными наблюдений за окаменелостями и окружающей средой», — сказал Майкл ДеДжорджио (доцент кафедры биологии Университета штата Пенсильвания).«В наших результатах мы надеемся, что виды Orbicella пережили драматические изменения окружающей среды», — сказал Прада. «Вероятно, выживание в такие трудные времена сделало эти коралловые популяции более устойчивыми и способными выжить при будущих климатических изменениях».
"Углубленный анализ размера популяции коралла, находящегося под угрозой исчезновения ЕКА, а также высвобождение его генома и генома его близких родственников (которым также угрожает опасность) будет представлять большой интерес для исследователей коралловых рифов, занимающихся вопросами сохранения, — сказала Нэнси Ноултон, старший заслуженный научный сотрудник STRI, в настоящее время работающая в Национальном музее естественной истории.