Rudoji medžių gyvatė (Boiga irregularis) laikoma vienu ryškiausių invazinių rūšių pavyzdžių Ramiajame vandenyne: į Guamą ji pateko po Antrojo pasaulinio karo ir per kelis dešimtmečius išplito po visą salą. Mokslininkus ilgai glumino faktas, kad populiacija, tikėtina, prasidėjusi nuo kelių individų, sugebėjo ne tik išlikti, bet ir tapti dominuojančiu plėšrūnu.
Guame rudoji medžių gyvatė siejama su dideliais ekosistemų pokyčiais, įskaitant vietinių miško paukščių nykimą. Be to, ji tapo ir praktine problema žmonėms: gyvatės lipdamos ant elektros įrangos gali sukelti elektros tiekimo sutrikimus, o kai kuriose teritorijose jų tankis buvo vertinamas kaip itin didelis.
Genomas parodė tai, ko nematė ankstesni metodai
Naujame tyrime mokslininkų komanda, siejama su Bafalo universitetu ir JAV geologijos tarnyba, gyvatės genetikai analizuoti pasitelkė ilgų DNR sekų skaitymo technologijas. Skirtingai nei ankstesni metodai, kurie dažniau fiksuodavo pavienes smulkias DNR „raides“, šis būdas leidžia pamatyti didesnio masto pokyčius genome.
Tyrėjai aptiko daugiau kaip 19 000 struktūrinių variantų, tai yra didelių genetinių pakitimų, kai DNR atkarpos gali būti dubliuojamos, prarandamos arba „perstatomos“ į kitą genomo vietą. Tokie pokyčiai dažnai turi didesnį biologinį poveikį nei pavienės mutacijos, nes gali paveikti ištisų genų ar jų reguliacijos veikimą.
Kodėl tai svarbu mažai populiacijai?
Įprastai invazinė populiacija, prasidėjusi nuo kelių individų, patiria vadinamąjį genetinį „butelio kaklelio“ efektą: genetinė įvairovė sumažėja, daugėja giminingo kryžminimosi, o prisitaikymo galimybės teoriškai silpnėja. Vis dėlto Guamo atvejis rodo, kad situacija gali būti sudėtingesnė.
Mokslininkai kelia hipotezę, kad „paslėpta“ genetinė įvairovė, slypinti struktūriniuose variantuose, galėjo padėti gyvatėms išvengti kritinių giminingo kryžminimosi pasekmių. Kitaip tariant, net jei bendras genetinės įvairovės lygis nebuvo itin aukštas, būtent tam tikrų tipų variacijos galėjo suteikti pakankamai „medžiagos“ adaptacijai.
Imunitetas ir uoslė: genai, galėję duoti pranašumą
Tyrime išskirta, kad dalis aptiktų genetinių skirtumų buvo susitelkę genuose, susijusiuose su imunitetu ir uosle. Rudoji medžių gyvatė stipriai remiasi cheminiais signalais: šakotas liežuvis ir uoslės sistema padeda aptikti grobį, orientuotis aplinkoje bei sekti kvapus įvairiomis sąlygomis.
Taip pat aptariamas galimas ryšys su elgsena: natūralioje aplinkoje ši rūšis gali misti ir kitomis gyvatėmis, tačiau Guame tai fiksuojama rečiau. Viena iš svarstomų versijų, kad uoslės sistemos ypatybės gali padėti atskirti giminingus individus, o tai potencialiai mažintų tarpusavio plėšrumą populiacijoje, kur giminingas kryžminimasis tikėtinas.
„Ilgų sekų skaitymas leidžia pamatyti tokius genomo pokyčius, kurių anksčiau tiesiog nefiksuodavome, nors jie gali turėti didelę reikšmę prisitaikymui“, – sakė vienas iš tyrėjų, komentuodamas, kodėl ankstesni vertinimai galėjo neatskleisti realios įvairovės.
Pamokos invazijų ir nykstančių rūšių apsaugai
Šie rezultatai svarbūs ne tik Guamo istorijai. Jie papildo supratimą apie tai, kaip invazinės rūšys gali sėkmingai įsitvirtinti net tada, kai pradinis individų skaičius yra mažas, o teorinės genetinės rizikos didelės.
Tyrėjai pabrėžia, kad panašūs mechanizmai gali būti aktualūs ir nykstančioms rūšims, kurios patiria populiacijos mažėjimą bei giminingo kryžminimosi spaudimą. Struktūriniai variantai gali būti nepakankamai įvertintas genetinės įvairovės šaltinis, todėl ateityje tokio tipo analizės gali tapti svarbesnės tiek gamtosaugai, tiek invazijų valdymui.
Kitas žingsnis, kurį įvardija mokslininkai, yra palyginti Guamo populiaciją su šaltinio regionų populiacijomis Australijoje ir pietinėje Ramiojo vandenyno dalyje. Tai padėtų atsakyti, ar aptikti struktūriniai variantai egzistavo dar prieš gyvatėms patenkant į salą, ar dalis jų susiformavo jau invazijos metu.