Geny ratują gatunki

Na początku lat 90. na świecie pozostało zaledwie około 20 panter florydzkich.

Była to odrębna i odizolowana populacja pumy płowej (Puma concolor), która znalazła się na skraju wyginięcia z powodu wielu zagrożeń.

Jednym z najpoważniejszych była zła kondycja genetyczna, czyli niski poziom różnorodności genetycznej oraz bliskie pokrewieństwo między osobnikami populacji.

W 1995 roku naukowcy zdecydowali się na odważną formę ratowania gatunku. Do populacji panter florydzkich wprowadzili kilka pum z Teksasu. Zwierzęta rozmnożyły się z miejscowymi panterami, dostarczając nowego materiału genetycznego. W efekcie populacja zaczęła się odbudowywać.

Ten przykład pokazuje, jak duże znaczenie ma kondycja genetyczna. Mimo to często schodzi ona na dalszy plan wobec innych zagrożeń, takich jak wycinanie lasów, gatunki inwazyjne, choroby czy zmiany klimatu. Tymczasem dziesięciolecia badań pokazują, że genetyka jest jednym z kluczowych elementów skutecznej ochrony przyrody.

Jak sprawdzić kondycję genetyczną?

Naukowcy mogą ocenić stan genetyczny gatunku na podstawie niewielkich próbek.

Może to być na przykład krew lub sierść pobrana od poszczególnych osobników. Następnie badacze porównują podobieństwa i różnice w ich DNA.

Takie analizy pozwalają określić skład genetyczny populacji, w tym poziom różnorodności genetycznej i stopień chowu wsobnego. Czynniki te pomagają ocenić, czy dany gatunek ma większe szanse na przetrwanie, czy też jest bardziej narażony na wyginięcie.

Im większa różnorodność genetyczna, tym lepiej. Zróżnicowana populacja ma większe możliwości przystosowania się do zmian środowiska, takich jak choroby, pojawienie się gatunków inwazyjnych, pożary czy powodzie.

W takiej populacji większe jest prawdopodobieństwo, że znajdą się osobniki posiadające cechy umożliwiające przetrwanie nowych warunków. Następnie mogą przekazać korzystne warianty genów kolejnym pokoleniom. To właśnie jeden z mechanizmów działania doboru naturalnego.

Drugim istotnym problemem jest chów wsobny, do którego dochodzi, gdy rozmnażają się ze sobą blisko spokrewnione osobniki.

Bliscy krewni często posiadają te same szkodliwe mutacje. Ich potomstwo może więc odziedziczyć wadliwe kopie określonych genów od obojga rodziców, nie otrzymując żadnej prawidłowo działającej kopii.

Przykłady znane z historii niektórych rodzin królewskich pokazują, jak poważne mogą być skutki takiego zjawiska. Mogą obejmować problemy rozwojowe, choroby, obniżoną płodność, a nawet przedwczesną śmierć.

Niska różnorodność genetyczna i wysoki poziom chowu wsobnego mogą wspólnie prowadzić do sytuacji, w której z pokolenia na pokolenie rodzi się coraz mniej potomstwa.

Zagrożenie dla wielu gatunków

Słaba kondycja genetyczna może znacząco zwiększać ryzyko wyginięcia.

Badania dotyczące powszechnie występujących, niezagrożonych gatunków — zarówno ssaków, ptaków, jak i roślin — pokazują, że osobniki pochodzące z populacji o wysokim poziomie chowu wsobnego mają mniej potomstwa, które przeżywa, niż osobniki niewykazujące takich cech.

Potwierdzają to również eksperymenty. W 1998 roku naukowcy utworzyli nowe populacje motyla Melitaea cinxia na pustych łąkach w Finlandii.

Dwie trzecie populacji o dobrej kondycji genetycznej przetrwało pierwszą zimę. Wszystkie populacje o słabej kondycji genetycznej wyginęły.

Ogólnie rzecz biorąc, gatunki zagrożone są szczególnie narażone na problemy genetyczne. Często występują w małych, odizolowanych populacjach, które tracą różnorodność genetyczną znacznie szybciej niż większe populacje.

W niewielkich populacjach możliwości wyboru partnera są również ograniczone. W rezultacie może szybko dojść do rozmnażania między blisko spokrewnionymi osobnikami.

Słaba kondycja genetyczna jest poważnym problemem sama w sobie, ale może również pogłębiać inne zagrożenia. Przykładowo seria fal upałów może doprowadzić do spadku liczebności gatunku. To z kolei może powodować dalszą utratę różnorodności genetycznej i zwiększenie chowu wsobnego.

W efekcie populacja może mieć coraz mniejsze możliwości przetrwania kolejnej fali upałów. Proces ten może się powtarzać, tworząc błędne koło prowadzące do wyginięcia.

Mimo tego kondycja genetyczna często nie jest odpowiednio uwzględniana w globalnych planach odbudowy populacji ani w polityce ochrony przyrody.

Jedną z przyczyn może być przekonanie, że genetyka jest zbyt skomplikowana albo nie ma większego znaczenia dla praktycznej ochrony gatunków.

Brak działań na rzecz poprawy kondycji genetycznej, wynikający z bezczynności lub przeszkód prawnych, może jednak prowadzić do wyginięcia.

Dobrym przykładem jest nadmorski wróbel zmierzchowy (Ammospiza maritima nigrescens). W latach 80. XX wieku pozostały już tylko samce tego podgatunku. Udało się je skutecznie skrzyżować z samicami blisko spokrewnionego podgatunku.

Przepisy dotyczące ochrony przyrody nie uznawały jednak powstałego w ten sposób potomstwa hybrydowego. W rezultacie program ochronny został porzucony. Podgatunek ten obecnie uznaje się za wymarły.

Co można zrobić?

Historia pantery florydzkiej pokazuje, że wyginięcia można uniknąć, jeśli działania zostaną podjęte odpowiednio wcześnie.

Podobne przykłady można znaleźć w Australii. Należą do nich miodojad hełmiasty (Lichenostomus melanops cassidix) oraz pałankowaty opos górski (Burramys parvus).

W każdym z tych przypadków naukowcy starannie wybierali osobniki, które miały zostać przeniesione między odrębnymi populacjami. Rezultatem było większe potomstwo, lepsza przeżywalność oraz ponowny wzrost liczebności populacji.

Aby poprawić kondycję genetyczną najbardziej zagrożonych roślin i zwierząt, osoby odpowiedzialne za ochronę gatunków powinny:

- uznać znaczenie kondycji genetycznej i uwzględniać ją w planach ochrony;

- oceniać stan genetyczny gatunków jako słaby, umiarkowany lub dobry. Pozwala to określić, które populacje są najbardziej zagrożone i jakie działania mogą najskuteczniej zwiększyć ich różnorodność genetyczną;

- przenosić niewielką liczbę osobników między populacjami, aby ograniczyć chów wsobny i zwiększyć różnorodność genetyczną. Powinno się to jednak odbywać między populacjami tego samego gatunku żyjącymi w podobnych siedliskach. Jeśli ich pule genowe są zbyt odmienne, rozmnażanie może być mniej skuteczne. Prawidłowo przeprowadzona wymiana osobników może przynieść duże i przewidywalne korzyści dla przeżycia oraz rozrodu;

- tworzyć korytarze ekologiczne, dzięki którym osobniki będą mogły przemieszczać się między różnymi populacjami. W ten sposób mogą samodzielnie ograniczać chów wsobny i dokonywać swoistego „ratunku genetycznego”.

Jak może pomóc społeczeństwo?

Ochrona różnorodności genetycznej nie musi być wyłącznie zadaniem naukowców.

Każdy może zaangażować się w działalność organizacji ekologicznej lub zajmującej się ochroną przyrody. Ważne jest również dopilnowanie, aby kondycja genetyczna była uwzględniana w planach odbudowy populacji zagrożonych gatunków.

Istotne pozostaje także wspieranie ochrony siedlisk oraz działań na rzecz zwiększenia rządowych nakładów na odbudowę populacji zagrożonych zwierząt i roślin.

Dzielimy planetę z niezwykłą różnorodnością roślin i zwierząt. Aby mogły nie tylko przetrwać, ale również rozwijać się w przyszłości, ich kondycja genetyczna powinna stać się jednym z najważniejszych elementów ochrony przyrody.