Od miliardów osobników po całkowite wyginięcie: badanie genów gołębia wędrownego wyjaśnia tajemnicę wymarcia gatunku

Populacja gołębia wędrownego (Ectopistes migratorius) niegdyś liczyła od 3 do 5 mld sztuk i mogła stanowić nawet 40% całkowitej populacji ptaków w Ameryce Północnej. Faktycznie, w okresie od połowy do końca XIX w., gołębie wędrowne były tak liczne, że odkrywcy i osadnicy z tamtych czasów pisali o ogromnych stadach, które godzinami przelatywały nad ich głowami. Jednak do roku 1914 nie pozostał przy życiu ani jeden ptak. Jak to się stało, że ten gatunek ptaków, który był jednym z najliczniejszych na świecie, całkowicie wyginął w ciągu zaledwie 50 lat?

Wszystko jest zapisane w genach

Ogólnie przyjmuje się, na podstawie wcześniejszych badań, że duża zmienność liczebności populacji gołębia wędrownego doprowadziła do jego niskiej różnorodności genetycznej i odegrała rolę w jego szybkim wyginięciu. Jednak opublikowany niedawno w czasopiśmie „Science” artykuł zaprzecza tym wnioskom.

Zespół naukowców, z których jeden wykorzystał wyniki prac prowadzonych w ramach finansowanego ze środków UE projektu GENETIME, przeanalizował 41 genomów mitochondrialnych i 4 genomy jądrowe gołębi wędrownych. Dane uzyskane z genomu mitochondrialnego gatunku potwierdziły, że różnorodność genetyczna ptaka była rzeczywiście niska z uwagi na wielkość jego populacji. Bliższa analiza całego genomu przyniosła jednak zaskakujące wyniki. Wariacje genetyczne nie występowały równomiernie na wszystkich chromosomach, jak oczekiwali badacze. W środkowych regionach zaobserwowano niską różnorodność, a w brzegowych – wyższą. Prawdopodobnie wynika to z silnej selekcji genetycznej w historii ptaka.

Dalsze analizy wykluczyły również wahania demograficzne i pokazały, że liczebność populacji była w rzeczywistości stabilna przez ostatnie 20 000 lat. Po wyeliminowaniu niestabilności populacji jako możliwej przyczyny ogólnej niskiej różnorodności genetycznej gatunku naukowcy zajęli się selekcją naturalną. Aby zbadać wpływ selekcji naturalnej na gatunek gołębia wędrownego, zespół porównał genom ptaka z genomem jego bliskiego krewnego, gołąbczaka pręgosternego (Patagioenas fasciata). Ponieważ jedyną rzeczywistą różnicą w porównaniu z gołębiem wędrownym była jego znacznie mniejsza liczebność, naukowcy mogli wykorzystać te porównania, aby ustalić wpływ dużego rozmiaru populacji na ewolucję gatunku.

Los gołębia wędrownego

Poprzez selekcję naturalną gołąb wędrowny wykształcił cechy genetyczne, które pomagały mu przetrwać jako gatunek, pod warunkiem, że jego populacja była duża. Prawdopodobnie dzięki dużej liczebności gatunek ten znacznie szybciej wyeliminował szkodliwe mutacje z puli swoich genów. Doprowadziło to do znacznej utraty różnorodności genetycznej.

Gdyby zmiany jego środowiska były stopniowe, gołąb wędrowny miałby szansę się przystosować. Niska różnorodność genetyczna utrudniła mu jednak przetrwanie, gdy koloniści europejscy zaczęli na niego masowo polować w celach handlowych. Takie niekontrolowane praktyki myśliwskie ludzkości były ostateczną przyczyną wymarcia tego gatunku.

W ramach projektu GENETIME (GENETIME: An interdisciplinary training site in Ancient Biomolecules) badano cząsteczki starożytnych organizmów, aby uzyskać wgląd w historię zarówno gatunków wymarłych, jak i żyjących. Wyniki badań prowadzonych w ramach projektu nadal zapewniają cenne informacje na temat procesów wymierania, pokazując, że nagła zmiana środowiskowa może doprowadzić do wyginięcia nawet gatunków o dużych i stabilnych rozmiarach populacji.