Генетический компонент риска вымирания млекопитающих

Генетические факторы играют важную роль в вымирании видов, однако их вклад в вымирание относительно других действующих факторов остается неясным. Нашей задачей было оценить роль генетики в вымирании млекопитающих на фоне их экологических свойств, которые, несомненно, также вносят значительный вклад в вымирание. В качестве репрезентативного генетического признака мы использовали отношение скоростей несинонимических (изменяющих аминокислоту) и синонимических (не приводящих к изменению аминокислоты) нуклеотидных замен, Ka/Ks. Поскольку большинство несинонимических замен являются слабовредными мутациями и, таким образом, отбор работает против них, это отношение является мерой неэффективности отбора: большие значения Ka/Ks (в диапазоне от 0 до 1) свидетельствуют о низкой эффективности отбора против несинонимических мутаций. Результатом может быть накопление таких мутаций и, как следствие, повышенный риск вымирания. В качестве репрезентативного экологического признака мы использовали массу тела W, с которой большинство экологических признаков, определяющих риск вымирания, в частности, плотность популяции и скорость роста численности, тесно скоррелированы. Риск вымирания находили исходя из принадлежности вида к одному из пяти уровней угрозы согласно Международной Красной книге, в диапазоне от максимальных уровней («виды, находящиеся в критическом состоянии», CR, и «виды, находящиеся в опасности», EN) до минимального уровня («виды, вызывающие наименьшие опасения», LC). Используя белок-кодирующие гены митохондриального генома, мы вычислили Ka/Ks для n = 211 видов млекопитающих, каждый из которых был охарактеризован средней массой тела и уровнем угрозы. Эти данные позволили рассчитать серию логистических регрессионных моделей риска вымирания в зависимости от ln(Ka/Ks) и lnW. Модель, включающая все пять уровней угрозы и обе независимые переменные, получилась значимой по обеим переменным только в случае, когда риск вымирания оценивался на базе контраста между уровнями EN и LC. В модели, построенной на базе контраста между уровнями CR и LC, коэффициент при ln(Ka/Ks) получился незначимым. По-видимому, это объясняется тем, что число CR видов в нашей выборке было невелико (9 CR видов против 29 EN видов). Поэтому приводимые ниже оценки опираются на выборку из EN и LC видов (n = 151). Согласно логистической регрессионной модели, включающей два указанных уровня угрозы, вклад Ka/Ks и массы тела в риск вымирания составляет 38% и 62%, соответственно. Принимая во внимание, что стандартная ошибка этих величин равна 13%, вклад генетических факторов в вымирание млекопитающих оценивается в диапазоне от 25% до 50% от суммы генетических и экологических (связанных с массой тела) эффектов. Наша работа показывает, что генетические признаки вносят существенный вклад в вымирание, однако этот вклад все же почти наверняка меньше, чем вклад экологических свойств.

Citation: Polishchuk L.V., Popadin K.Y., Baranova M.A., Kondrashov A.S. 2015. A genetic component of extinction risk in mammals. Oikos. V. 124. doi: 10.1111/oik.01734 (Article first published online 6 February 2015)