Гибриды домашних свиней и диких кабанов в зоне Фукусимы
Когда сбежавшие домашние свиньи после эвакуации людей из Фукусимы скрещивались с дикими кабанами, исследователи получили редкую возможность наблюдать крупномасштабную гибридизацию. Новые данные показывают, что унаследованная от матери способность к быстрому размножению ускорила генетический обмен, быстро разбавив потомство свиней в дикой популяции. Результат открывает новый взгляд на то, как быстро размножающиеся признаки могут незаметно изменять генетику диких животных.
В течение нескольких месяцев после аварии на АЭС Фукусима-Дайичи в 2011 году заброшенные фермы в эвакуационной зоне стали неожиданным природным экспериментом. Сбежавшие домашние свиньи скрещивались с дикими кабанами, создав крупномасштабную гибридную популяцию. Более чем через десять лет генетический анализ этих животных выявил нечто неожиданное: материнские линии свиней не сохранили гены домашних свиней, а ускорили их исчезновение.
Новое генетическое исследование, опубликованное в журнале Journal of Forest Research, проведенное под руководством профессора Синго Канеко из Университета Фукусима в соавторстве с Донованом Андерсоном из Университета Хиросаки, проанализировало генетические следы, оставшиеся после этого события гибридизации. Первоначально исследователи предполагали, что гены домашних свиней сохранятся в дикой популяции, возможно, даже увеличив её численность за счет эффекта гибридизации.
Вместо этого, сравнив два типа генетических маркеров — один передавался только от матерей, а другой — от обоих родителей, — они обнаружили нечто противоречащее здравому смыслу. У диких кабанов, несущих митохондриальную ДНК домашней свиньи, генетический материал, передающийся по материнской линии, часто оставалось очень мало ДНК домашних свиней в остальной части генома. Материнская линия восходила к домашним свиньям, но большая часть более широкого генетического материала уже была заменена.
Исследовательская группа обнаружила, что объяснение оказалось на удивление простым: всё дело в скорости.
Домашние свиньи не следуют типичному для диких кабанов циклу размножения, который бывает раз в год. Они могут размножаться несколько раз в год. Если бы этот более быстрый ритм сохранялся у сбежавших самок и передавался их дочерям, это действовало бы как кнопка ускорения эволюции. Большее количество помётов означает больше поколений за тот же промежуток времени и больше шансов на разбавление ДНК свиней, поскольку гибриды многократно скрещиваются с дикими кабанами.
Именно это и наблюдали Канеко, Андерсон и их коллеги. Всего через несколько лет после аварии многие гибриды уже находились на несколько поколений дальше от первоначального скрещивания. Во многих случаях особи, несущие митохондриальную ДНК свиньи, находились более чем в пяти поколениях от первого события гибридизации, что говорит о том, что размножение происходило быстрее, чем это позволял бы один годовой цикл.
Иными словами, материнская линия свиней, возможно, перетасовывала генетическую колоду с удвоенной скоростью.
Обстоятельства в Фукусиме были необычными, но биологические причины этого открытия — нет. Везде, где скрещиваются домашние животные и их дикие сородичи, быстро размножающиеся материнские линии могут незаметно изменять популяции аналогичным образом.
«Хотя ранее высказывалось предположение, что гибридизация между восстановленными в дикой природе свиньями и дикими кабанами может способствовать росту популяции, данное исследование, на основе анализа крупномасштабного события гибридизации после аварии на АЭС Фукусима, демонстрирует, что быстрый репродуктивный цикл домашних свиней передается по материнской линии», — пояснил профессор Канеко.
Даже если гены одомашненных животных в конечном итоге не станут доминирующими, кратковременный всплеск ускоренного размножения все равно может повлиять на скорость роста и распространения популяций. Генетические признаки одомашненного происхождения могут исчезнуть, в то время как его репродуктивный цикл на короткое время изменит траекторию развития популяции.
Исследователи предупреждают, что их оценки основаны на относительно небольшой референтной группе домашних свиней и на микросателлитных маркерах, а не на полногеномном секвенировании. Это оставляет некоторую неопределенность в отношении точных пропорций свиной родословной у отдельных животных. Тем не менее, закономерность была последовательной: материнские линии свиней были связаны с более быстрой сменой поколений и более низким уровнем ядерной ДНК свиней.
Для будущих исследований потребуются более обширные наборы данных по местным популяциям, полногеномное секвенирование и дополнительные генетические маркеры, чтобы более точно отслеживать эволюцию восстановленных в дикой природе линий с течением времени. Команда также отмечает, что анализ большего числа особей, несущих митохондриальный гаплотип свиней, может помочь прояснить, как домашние признаки сохраняются или исчезают из поколения в поколение.
В течение нескольких месяцев после аварии на АЭС Фукусима-Дайичи в 2011 году заброшенные фермы в эвакуационной зоне стали неожиданным природным экспериментом. Сбежавшие домашние свиньи скрещивались с дикими кабанами, создав крупномасштабную гибридную популяцию. Более чем через десять лет генетический анализ этих животных выявил нечто неожиданное: материнские линии свиней не сохранили гены домашних свиней, а ускорили их исчезновение.
Новое генетическое исследование, опубликованное в журнале Journal of Forest Research, проведенное под руководством профессора Синго Канеко из Университета Фукусима в соавторстве с Донованом Андерсоном из Университета Хиросаки, проанализировало генетические следы, оставшиеся после этого события гибридизации. Первоначально исследователи предполагали, что гены домашних свиней сохранятся в дикой популяции, возможно, даже увеличив её численность за счет эффекта гибридизации.
Вместо этого, сравнив два типа генетических маркеров — один передавался только от матерей, а другой — от обоих родителей, — они обнаружили нечто противоречащее здравому смыслу. У диких кабанов, несущих митохондриальную ДНК домашней свиньи, генетический материал, передающийся по материнской линии, часто оставалось очень мало ДНК домашних свиней в остальной части генома. Материнская линия восходила к домашним свиньям, но большая часть более широкого генетического материала уже была заменена.
Исследовательская группа обнаружила, что объяснение оказалось на удивление простым: всё дело в скорости.
Домашние свиньи не следуют типичному для диких кабанов циклу размножения, который бывает раз в год. Они могут размножаться несколько раз в год. Если бы этот более быстрый ритм сохранялся у сбежавших самок и передавался их дочерям, это действовало бы как кнопка ускорения эволюции. Большее количество помётов означает больше поколений за тот же промежуток времени и больше шансов на разбавление ДНК свиней, поскольку гибриды многократно скрещиваются с дикими кабанами.
Именно это и наблюдали Канеко, Андерсон и их коллеги. Всего через несколько лет после аварии многие гибриды уже находились на несколько поколений дальше от первоначального скрещивания. Во многих случаях особи, несущие митохондриальную ДНК свиньи, находились более чем в пяти поколениях от первого события гибридизации, что говорит о том, что размножение происходило быстрее, чем это позволял бы один годовой цикл.
Иными словами, материнская линия свиней, возможно, перетасовывала генетическую колоду с удвоенной скоростью.
Обстоятельства в Фукусиме были необычными, но биологические причины этого открытия — нет. Везде, где скрещиваются домашние животные и их дикие сородичи, быстро размножающиеся материнские линии могут незаметно изменять популяции аналогичным образом.
«Хотя ранее высказывалось предположение, что гибридизация между восстановленными в дикой природе свиньями и дикими кабанами может способствовать росту популяции, данное исследование, на основе анализа крупномасштабного события гибридизации после аварии на АЭС Фукусима, демонстрирует, что быстрый репродуктивный цикл домашних свиней передается по материнской линии», — пояснил профессор Канеко.
Даже если гены одомашненных животных в конечном итоге не станут доминирующими, кратковременный всплеск ускоренного размножения все равно может повлиять на скорость роста и распространения популяций. Генетические признаки одомашненного происхождения могут исчезнуть, в то время как его репродуктивный цикл на короткое время изменит траекторию развития популяции.
Исследователи предупреждают, что их оценки основаны на относительно небольшой референтной группе домашних свиней и на микросателлитных маркерах, а не на полногеномном секвенировании. Это оставляет некоторую неопределенность в отношении точных пропорций свиной родословной у отдельных животных. Тем не менее, закономерность была последовательной: материнские линии свиней были связаны с более быстрой сменой поколений и более низким уровнем ядерной ДНК свиней.
Для будущих исследований потребуются более обширные наборы данных по местным популяциям, полногеномное секвенирование и дополнительные генетические маркеры, чтобы более точно отслеживать эволюцию восстановленных в дикой природе линий с течением времени. Команда также отмечает, что анализ большего числа особей, несущих митохондриальный гаплотип свиней, может помочь прояснить, как домашние признаки сохраняются или исчезают из поколения в поколение.
