С длинными стволами, веерообразные уши и видных клыков слоновой кости , слоны являются одним из самых знаковых животных на планете. Но для некоторых популяций слонов эти характерные бивни становятся все более редкими.
В новом исследовании, опубликованном 21 октября 2021 года в журнале Science, исследователи смогли проанализировать беспрецедентный пример эволюции слонов в действии. Всего за 15 лет количество слонов, рожденных без бивней, в национальном парке Горонгоса в Мозамбике более чем удвоилось. Это было необычно, поскольку бивни обычно полезны для слонов: массивные животные используют бивни для всего, от защиты до снятия коры с деревьев . Что еще более странно, почти все слоны без бивней были самками.
«Это одна из загадок отсутствия клыков», - говорит Брайан Арнольд , специалист по биомедицинским данным из Принстонского университета и соавтор исследования. «Почему оно в основном присутствует у женщин?»
Ответ, согласно исследованию , может лежать в редкой структуре наследования генов в сочетании с явно неестественной формой естественного отбора .
Выборочное давление и гражданская война
Когда английский биолог Герберт Спенсер придумал термин «выживание сильнейшего», он не говорил о том, какие животные победят в соревнованиях по отжиманию (хотя очевидно, что это западная ящерица ). В дарвиновской эволюции « приспособленность » относится к тому, насколько хорошо определенный набор черт организма подходит для выживания и процветания в данной среде. Это означает, что фитнес может меняться в зависимости от огромного количества факторов окружающей среды.
Все, от засухи до качества воздуха и цвета листвы, может влиять на приспособленность организма - это называется давлением отбора , и это одна из основных движущих сил эволюции . В случае со слонами Горонгоса избирательное давление обернулось войной.
С 1977 по 1992 год в Мозамбике шла жестокая гражданская война . Конфликт унес жизни от 600 000 до 1 миллиона мирных жителей всего за 15 лет. И люди были не единственными жертвами; Ущерб окружающей среде был также катастрофически высок.
Исследование 2018 года, опубликованное в журнале Nature, показало, что до 90 процентов крупных млекопитающих в национальном парке Горонгоса - заповеднике площадью 1500 квадратных миль (3885 квадратных километров) в Мозамбикской части Великой африканской рифтовой долины - также были убиты в этот период. В частности, слоны стали излюбленной целью браконьеров , которые могли продать бивни из слоновой кости за изрядную сумму и использовать прибыль для покупки большего количества боеприпасов.
По словам Арнольда, за это время вероятность смерти у слонов с бивнями была почти в пять раз выше, чем у слонов без бивней. Хотя в обычных обстоятельствах наличие клыков является огромным преимуществом, «при определенных условиях клыки становятся помехой», - говорит Арнольд. «Во время гражданской войны в Мозамбике они были особенно обузой».
К счастью, с 1994 года популяция слонов Горонгосы быстро восстанавливается , а количество случаев отсутствия клыков сокращается.
Интенсивное браконьерство объясняет, почему отсутствие клыков внезапно стало преимуществом. Но это все равно оставило другую загадку: где были все слоны-самцы без клыков?
Убийственные Х-сцепленные гены
Вернемся к биологии первокурсника. Возможно, вы помните, как квадраты Пеннета создавали для решения практических повседневных задач, таких как вероятность того, что у растения гороха будут зеленые или желтые стручки. Это классический пример доминантного и рецессивного наследования, также известного как менделевское наследование . Если присутствует, то «доминантная» версия признака всегда выражается над «рецессивной» версией - вот почему количество зеленого горошка превышает количество желтого горошка в три раза.
Вы также можете вспомнить из биологии первокурсников, что, по крайней мере, у млекопитающих, две хромосомы ( часто ) определяют пол: X- и Y-хромосомы. Пара X означает женщину, а X и Y - мужчину. Когда признак расположен на Х-хромосоме, говорят, что это ген, сцепленный с Х-хромосомой .
В случае слонов Горонгосы исследователи заметили своеобразный паттерн наследования. Признак отсутствия клыков проявлялся у самок слонов в виде простого Х-сцепленного доминантного паттерна. Но самцов без клыков практически не существовало.
«Это предполагает, что этот признак в значительной степени контролируется простым типом наследования, включающим Х-сцепленную доминантную летальную мутацию самцов», - говорит Арнольд. Другими словами, унаследовав черту отсутствия клыков, слоны-самцы погибают в утробе матери. Х-сцепленные доминантные летальные мутации самцов редки в природе, главным образом потому, что они могут привести к сокращению популяции, если станут широко распространенными. Однако некоторые примеры включают мутацию с коротким лицом у мышей и синдром Ретта у людей.
Арнольд и его соавторы ответили на вопрос, как и почему возникает отсутствие бивней, но они не были полностью закончены. Чтобы ответить на вопрос, где , им нужно было глубже погрузиться в генетический код слонов.
Обнаружение гена Бесклыка
Сложно взять кровь у дикого слона. К счастью для исследователей, они были не единственными учеными, изучающими популяцию слонов Горонгосы. Другая команда экологов из Принстона проводила исследования по отслеживанию, снаряжая слонов ошейниками GPS после того, как успокаивала их с вертолета. «Мы любезно спросили их:« Когда вы усыпляете слонов, можете ли вы нацеливаться на самок? », - говорит Арнольд, -« И они ответили: «Конечно» ».
Получив образцы крови нескольких самок слонов как с клыками, так и без них, команда приступила к секвенированию геномов. Они обнаружили несколько генов, указывающих на сильное избирательное давление в популяции. Но когда они остановились на Х-хромосоме, они обнаружили только две. «И один из них - это ген, который, как известно, участвует в развитии зубов у млекопитающих», - говорит Арнольд.
Хотя это само по себе не является окончательным доказательством того, что он несет ответственность за отсутствие клыков, это «дразнящий» кандидат, говорит Арнольд. В конечном итоге, чтобы полностью разгадать эту загадку толстокожего, необходимы дальнейшие исследования. И исследователи считают, что такая работа может быть на горизонте.
«Мы надеемся, что это исследование положит начало разговору об этой загадке отсутствия клыков», - говорит Арнольд.
Вот это интересно
Группа вымерших толстокожих животных, известных как слоны с прямыми бивнями, возможно, были самыми крупными наземными млекопитающими из когда-либо существовавших. По оценкам палеонтологов, они были почти 15 футов (4,5 метра) в высоту и весили более 15 тонн (45 метрических тонн).
