О ГЕНЕТИКЕ, КЛИМАТЕ И ЖЕМЧУГЕ

Жемчужница обитает в реках и ручьях Европы от Пиренейского полуострова до регионов Северо-Запада РФ. Однако расселение популяций этого вида неравномерно, а продолжительность жизни особей сильно зависит от условий местообитаний. Так, в Португалии маргаритиферу можно встретить лишь в горных потоках, но не в равнинных водоемах, как, например, в Фенноскандии. При этом жемчужницы в южных популяциях живут в три раза меньше и отличаются от северных родственников, доживающих до 180 лет, мелкими размерами и более выраженной выпуклостью створок раковин.

Ученые Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лаверова Уральского отделения РАН (Архангельск), Карельского научного центра РАН (Петрозаводск) и Мюнхенского технического университета (Германия) оценили генетическое разнообразие и степень генетической уникальности 17 популяций из северо-восточной части ареала жемчужницы (Мурманская область, Республика Карелия, Архангельская и Ленинградская области).

Научная группа использовала метод анализа микросателлитов — коротких тандемных повторов в ядерной ДНК. Такая методика обеспечивает большее покрытие генома, чем при анализе участков отдельных генов. Кроме того, микросателлиты отражают картину недавних трансформаций в геноме, произошедших в пределах последних 50–500 лет, что важно в контексте изучения микроэволюционных процессов в популяциях.

Вполне вероятно, что микросателлитные «метки» в генетической летописи этого уязвимого вида отражают и влияние глобального потепления, и усиливающееся антропогенное воздействие (напомним, жемчужница является активным биофильтратором речной воды и индикатором ее качества). Микросателлитный анализ показал, что наиболее высоким генетическим разнообразием отличаются северные популяции Кольского полуострова. Жемчужницы рек Ленинградской и Архангельской областей имеют средний уровень этого параметра.

Наиболее низкий уровень генетического разнообразия был выявлен у карельских жемчужниц. Однако здесь наблюдается довольно нестандартная картина: соседние популяции моллюсков, живущие в разных притоках одного озера, генетически отличаются друг от друга едва ли не сильнее, чем от популяций Кольского полуострова и Балтики. Иначе говоря, здесь нет четкой связи генетической и географической дистанций.

— Высокое генетическое разнообразие говорит о том, что популяция, скорее всего, здорова и устойчива, а низкое — снижает ее адаптационный потенциал, — пояснил участник исследовательской группы, ведущий научный сотрудник ФИЦКИА УрО РАН Илья Вихрев. — Оценка генетического разнообразия и генетической дифференциации (различий между популяциями) используется для выделения единиц охраны вида.

Для достижения целей сохранения генофонда жемчужницы в России ученые провели оценку генетической структуры с помощью метода байесовской кластеризации. В итоге было выделено три генетических кластера, условно названных «Северный», «Карельский» и «Южный». Научная группа спрогнозировала, как на кластерах скажутся вероятные климатические изменения. Первый — умеренный — сценарий допускает повышение среднелетней температуры на 2,3 °C к 2080–2100 годам. Второй, экстремальный (и, как отмечают ученые, более вероятный), предполагает повышение среднелетних температур на 5 °C.

Моделирование показало однозначное снижение генетического разнообразия при обоих сценариях. Однако при втором сценарии этот процесс будет более выраженным и необратимым. По словам Ильи Вихрева, преобладающим станет «Северный» кластер, распространенный на Кольском полуострове и в южной части Беломорья. Он также будет вытеснять спе-цифический «Карельский» кластер. При этом популяции Балтийского моря, относящиеся преимущественно к «Южному» кластеру, сохранят и даже упрочат свою обособленность от других генетических кластеров при обоих климатических сценариях и станут носителем уникальных генетических вариантов.

Таким образом, ученые выделили три единицы охраны пресноводной жемчужницы в России: популяции Кольского полуострова, вносящие наибольший вклад в общее генетическое разнообразие вида; некоторые популяции центральной Карелии, находящиеся в угнетенном состоянии, причины которого еще нуждаются в подробном изучении, а также популяции Балтийского моря, которые несут уникальный генетический компонент, но с высокой вероятностью окажутся под наиболее сильным прессом климатических изменений.

— Жемчужница — биологический индикатор чистейших лососевых рек, на котором негативно отражается потепление, но надо сказать, что изменения климата еще не достигли того размаха, который был в прошлом. Период климатического оптимума голоцена, потепления, произошедшего около 4–5 тысяч лет назад, отрицательно сказался на холодолюбивой арктической биоте. Именно тогда, например, вымерла последняя популяция мамонтов на острове Врангеля. Жемчужница, видимо, тогда была распространена шире, чем сейчас, и потепление в прошлом нанесло по ней очень сильный удар. Остались небольшие группировки в высокогорьях и на севере. То, что мы могли наблюдать до середины XX века, — это, скорее всего, было процессом восстановления ее ареала. Теперь климатический тренд сменился на потепление, и мы видим масштабное исчезновение этого холодолюбивого вида. Это общий тренд, касающийся биоты Арктики: например, наблюдается процесс сокращения численности белых медведей. Поэтому жемчужница – лишь один из многих чувствительных индикаторов, на основании которых можно делать прогнозы, — подытожил директор ФИЦКИА УрО РАН, член-корреспондент Иван Болотов.