Як кілька змій захопили цілий острів: нове пояснення вчених

Історія бурої деревної змії (Boiga irregularis) на острові Гуам — один із найвідоміших прикладів того, як інвазивний вид може змінити цілу екосистему. Ці плазуни, родом з Австралії та південної частини Тихого океану, ймовірно, потрапили на острів після Другої світової війни разом із військовими вантажами. Згодом вони спричинили зникнення багатьох місцевих лісових птахів, а також стали причиною частих відключень електроенергії через лазіння по стовпах. У деяких районах щільність популяції сягала близько 30 тисяч змій на 2,5 квадратних кілометра.

Успіх цього вторгнення довго не мав пояснення. Зазвичай популяція, що походить від невеликої групи особин, стикається з генетичним «вузьким місцем»: через брак різноманіття вона стає вразливою до хвороб і погано адаптується. Однак гуамські змії, навпаки, процвітали. Команда з Університету Буффало та Геологічної служби США вирішила з'ясувати, чому цей випадок став винятком.

Дослідники застосували секвенування ДНК з довгими зчитуваннями, яке дозволяє бачити великі ділянки геному. Це дало змогу виявити понад 19 тисяч структурних варіантів — значних змін, за яких ділянки ДНК можуть бути скопійовані, видалені або переміщені. Як пояснив науковий співробітник Леві Грей, старі методи були схожі на порівняння двох книг за окремими літерами, тоді як насправді цілі «абзаци» могли бути переставлені. Ці приховані зміни, ймовірно, стали джерелом додаткової генетичної варіативності, що допомогло зміям подолати труднощі, пов'язані з невеликою кількістю предків.

Особливо багато таких варіантів виявилося в генах, відповідальних за імунітет і нюх. Для бурих деревних змій здатність відчувати запахи критично важлива: за допомогою роздвоєного язика вони збирають хімічні сигнали з довкілля, що допомагає знаходити здобич. Цікаво, що на Гуамі змії рідко нападають одна на одну, хоча в природному середовищі вони поїдають інших змій. Грей припускає: «Гострий нюх змій може допомогти їм ідентифікувати інших особин як родичів, а не як здобич, особливо в популяції, де поширений інбридинг».

Провідний автор дослідження, доцент Тревор Краббенхофт, зазначає, що загальне генетичне різноманіття у змій може бути не надто високим, але їхній успіх пояснюється особливими типами мінливості, які раніше не помічали. Перший автор роботи Крістофер Осборн додає: «Можливо, у видів, що зникають, гени мають більшу гнучкість, ніж ми припускаємо. Зараз ми краще розуміємо недооцінені джерела генетичного різноманіття, які можуть пояснити, як деякі інбредні види все ще можуть реагувати на навколишнє середовище».

Поки що вчені не знають, чи існували ці структурні варіанти до появи змій на Гуамі, чи розвинулися вже після вторгнення. Щоб відповісти на це питання, потрібно порівняти гуамських змій із популяціями з їхнього первісного ареалу. Результати дослідження, опубліковані в журналі Science Advances, можуть бути корисними й для збереження рідкісних видів: вони показують, що навіть невеликі популяції іноді здатні адаптуватися краще, ніж очікувалося.