Китобойный промысел уничтожил гораздо больше плавниковых китов, чем считалось

Новое геномное исследование, проведенное биологами Калифорнийского университета, показывает, что китобойный промысел в XX веке уничтожил 99% размножающейся, или эффективной, популяции финвалов в восточной части северной части Тихого океана — на 29% больше, чем считалось ранее.

Но есть и хорошие новости: Гены представителей этого исчезающего вида все еще достаточно разнообразны, чтобы нынешние меры по сохранению популяции были достаточны для ее возрождения без инбредности. Исследование также показало, что здоровье этой группы крайне важно для выживания высоко изолированных, генетически отличных друг от друга финвалов в Калифорнийском заливе.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, является одним из первых, в котором для получения представления о численности и генетическом разнообразии современной популяции используется информация о целых геномах. Предыдущие исследования были вынуждены полагаться на записи китобойного промысла или митохондриальную ДНК, которая наследуется только от матери и дает ограниченную генетическую информацию.

В XIX веке китобойный промысел уничтожил большинство видов китов по всему миру, но самые крупные из них — синие и финвалы — остались практически нетронутыми. Ситуация изменилась с появлением промышленного китобойного промысла в XX веке. К середине века в мире было уничтожено около миллиона финвалов, из них не менее 75 000 — в восточной части северной части Тихого океана.

Когда вы смотрите на отчеты о китобойном промысле, вы можете сказать только, сколько китов было убито. Невозможно сказать, сколько их было изначально, — говорит автор-соавтор Мейси Линь (Meixi Lin), который работал над проектом в качестве докторанта Калифорнийского университета, а сейчас является постдокторантом Института Карнеги в Стэнфордском университете.

Мы знаем, что китобойный промысел в XX веке был суровым, но мы не знали, насколько суровым он был в отношении финвалов.

Чтобы выяснить это, тогдашний постдокторант и автор работы Серхио Нигенда-Моралес выделил ДНК из образцов тканей, взятых у диких финвалов в восточной части северной части Тихого океана и в Калифорнийском заливе. В дополнение к этому он использовал ДНК, предоставленную коллегами из Национального управления океанических и атмосферных исследований. Всего было изучено 50 китов. Киты-финвалы из Калифорнийского залива были включены в исследование потому, что их популяция не подвергалась китобойному промыслу, что позволило исследователям оценить их генетическое разнообразие и выяснить, как они связаны с восточной северотихоокеанской популяцией.

Взять образцы у живых китов очень сложно, поскольку ты не знаешь, где они будут находиться, а когда они всплывают, у тебя есть только мгновение, чтобы взять образец, прежде чем они снова уйдут под воду, — говорит Нигенда-Моралес, ныне доцент Калифорнийского государственного университета в Сан-Маркосе.

Проводить полевые исследования и взаимодействовать со вторым по величине животным на планете — это незабываемый опыт.

Анализ генома показал, что дивергенция популяции в Калифорнийском заливе произошла около 16 000 лет назад, и ее численность составляла около 114 взрослых особей репродуктивного возраста. Численность размножающихся взрослых особей является ключевым показателем способности вида к самоподдержанию. Эффективная популяция в восточной части северной части Тихого океана в течение тысячелетий сохранялась на уровне около 24 000 особей, пока 26-52 года назад — период, совпадающий с китобойным промыслом XX века, — не произошло резкое сокращение численности, составившее всего 305 особей.

Прошлые экологические исследования указывали на 70%-ное сокращение популяции финвалов, в то время как более ранние генетические исследования предполагали, что численность популяции до начала китобойного промысла была гораздо больше.

Обычно в геноме трудно обнаружить столь сильные недавние сокращения. Но в данном случае финвалы были очень многочисленны, что сделало внезапное сокращение очень очевидным в наших данных. Если бы сокращение не было таким сильным, мы бы не смогли его обнаружить, — говорит Нигенда-Моралес.

При таком резком сокращении популяции вредные гены, оставшиеся в оставшихся организмах, могут со временем усиливаться, поскольку малый размер популяции неизбежно заставляет особей, несущих эти гены, размножаться вместе. Эти вредные гены могут снизить уровень здоровья популяции в целом и привести к ее вымиранию. Генетическое разнообразие китов восточной части северной части Тихого океана все еще велико, что означает, что многочисленные версии многих генов все еще многочисленны, а вредные гены еще не стали обычным явлением.

Большая часть этих вариаций возникла очень и очень давно, поэтому генетическое разнообразие в небольшом количестве выживших особей обусловлено их древней историей, — говорит соавтор исследования Кирк Лохмюллер (Kirk Lohmueller), профессор экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета.

К счастью, благодаря медленным темпам размножения финвалов, сокращение популяции, вызванное китобойным промыслом в самый сильный момент, продолжалось всего два поколения финвалов — 50 лет — и закончилось с введением международного моратория на китобойный промысел в 1985 году. С тех пор популяция медленно восстанавливалась, и вредные гены не успели накопиться.

Однако компьютерное моделирование показывает, что если численность популяции останется на прежнем уровне, то разнообразие начнет исчезать. Авторы исследования пишут, что самое важное, что могут сделать правительства для восстановления популяции финвалов, — это продолжать соблюдать запрет на китобойный промысел, чтобы у финвалов было время увеличить свою численность.

Будущее финвалов в Калифорнийском заливе также зависит от восстановления восточной северотихоокеанской популяции. Геномный анализ показал, что многие вредные гены стали общими для первой группы, а единственным источником новых генетических вариантов являются случайные киты восточной северотихоокеанской популяции, забредающие на их территорию примерно раз в три поколения. Однако этого притока нового генетического материала оказалось достаточно для поддержания популяции.

На сегодняшний день существующие меры защиты обеих популяций представляются достаточными, хотя они должны сохраняться в течение длительного времени. Однако изменение климата, удары судов и другие антропогенные воздействия могут поставить под угрозу восстановление вида. Авторы рассчитывают, что продолжающиеся исследования помогут определить дополнительные меры по сохранению популяции.

С совершенствованием вычислительных моделей мы сможем учесть такие факторы, как изменение климата, и связать риск вымирания в результате антропогенных процессов с тем, что происходит на геномном уровне, — заключает Лохмюллер.

Продолжение разработки таких моделей не менее важно, чем сбор дополнительных данных.

17.10.2023