Американские орнитологи нашли способ замедлить падение численности северных пятнистых неясытей — редких сов, которые обитают на северо-западе Северной Америки и в последние годы сильно страдают от конкуренции с инвазивными полосатыми неясытями, расселившимися сюда с востока континента. Оказалось, что на тех участках, где сов-вселенцев регулярно отстреливают, выживаемость аборигенных сов растет, а их численность стабилизируется. В статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences авторы отмечают, что масштабное применение методики, в сочетании с защитой хвойных лесов, поможет не только пятнистым неясытям, но и другим видам, которые не могут ужиться с полосатыми неясытями.
Северная пятнистая неясыть (Strix occidentalis caurina), которая населяет старовозрастные хвойные леса от Британской Колумбии до Северной Калифорнии, считается одним из главных символов охраны природы в США. К концу XX века площадь подходящих для этого подвида местообитаний резко уменьшилась из-за неконтролируемых вырубок, так что с 1990 года он находится под защитой государства. Тем не менее, тридцать лет спустя численность северных пятнистых неясытей продолжает сокращаться — причем в некоторых местах этот процесс даже ускорился.
Орнитологи выяснили, что в наши дни главной угрозой для пятнистых неясытей стали другие совы — полосатые неясыти (S. varia). Изначально эти птицы обитали в основном на востоке Северной Америки, но в начале XX века начали расселяться на запад, пока не добрались до лесов, где обитают пятнистые неясыти. Два вид сов занимают сходные экологические ниши, однако неясыти-вселенцы крупнее аборигенов, охотятся на более разнообразную добычу и занимают участки меньшей площади. Неудивительно, что полосатые неясыти выигрывают конкуренцию у пятнистых и быстро вытесняют их, захватывая их территории. В последние годы численность инвазивных сов быстро увеличивается, что ставит существование их более редких родственников под угрозу. Возможно, пятнистые неясыти справились бы с этой проблемой, однако люди ее усугубили: уничтожение лесов сократило численность этих птиц и повысило уровень их конкуренции с полосатыми неясытями за оставшиеся территории.
Специалисты по охране природы предложили бороться с полосатыми неясытями для спасения пятнистых. Первые эксперименты подтвердили, что эта методика, совмещенная с охраной старовозрастных лесов, способна замедлить сокращение численности аборигенных сов — однако они проводились на севере Калифорнии, где сов-захватчиков было еще немного. Между тем, в штатах Вашингтон и Орегон численность полосатых неясытей заметно превысила численность пятнистых, так что было неясно, сработают ли здесь аналогичные меры.
Разобраться в данном вопросе решила команда орнитологов во главе с Дэвидом Вьенсом (J. David Wiens) из Геологической службы США. Исследователи выбрали четыре области по всему ареалу северных пятнистых неясытей (одну в Вашингтоне, две в Орегоне и одну на севере Калифорнии), где численность этих сов регулярно подсчитывают с 1985-1990 годов. Каждую область при этом разделили на несколько участков, на примерно половине из которых полосатых неясытей отстреливали на протяжении трех-шести лет (птиц, за исключением особей, не нашедших себе пару, убивали во внегнездовое время). Оставшиеся участки служили в качестве контроля. Помимо собственных данных, ученые включили в анализ результаты упомянутого выше исследования в Северной Калифорнии, дополненные информацией, собранной в течение еще одного года.
В общей сложности эксперименты, которые легли в основу работы, продолжались на протяжении десяти лет, с 2009 по 2019 годы. За это время орнитологи убили почти две с половиной тысячи полосатых неясытей. Также они поймали и пометили около полутора тысяч взрослых пятнистых неясытей. Благодаря повторным отловам этих особей авторам удалось выяснить, как борьба с инвазивными совами сказывается на выживаемости и расселении аборигенных.
Исследователи обнаружили, что до начала эксперимента выживаемость пятнистых неясытей на разных участках была одинаковой, однако спустя несколько лет она выросла примерно на десять процентов на тех участках, где их конкурентов отстреливали. Особенно сильным этот эффект оказался в штате Вашингтон. Кроме того, на экспериментальных участках немного выросло пополнение популяции молодыми особями. В двух областях из пяти, а именно в Вашингтоне и в одной из областей в Орегоне, борьба с полосатыми неясытями на экспериментальных участках также повысила вероятность, что сюда переселятся пятнистые неясыти с контрольных участков.
До начала эксперимента численность пятнистых неясытей на всех участках снижалась относительно 2002 года (данный год авторы выбрали в качестве точки отсчета, поскольку именно к этому моменту полосатые неясыти широко расселились на западе США), причем этот процесс ускорялся с течением времени. Однако после того, как полосатых неясытей начали отстреливать, сокращение популяции аборигенных сов на экспериментальных участках замедлилось в среднем до 0,2 процента в год (в одной из областей в Калифорнии их численность даже начала расти). Для сравнения, на контрольных участках численность пятнистых неясытей продолжала сокращаться в среднем на 12,1 процента в год.
Результаты исследования демонстрируют, что отстрел инвазивных полосатых неясытей позволяет улучшить положение пятнистых. Однако насколько эффективной будет эта мера, зависит от того, как много аборигенных сов осталось на конкретном участке, насколько плотно его заселяют территориальные пары и как много особей переселятся сюда из других мест. Тем не менее, исследователи отмечают, что одной только борьбы с совами-вселенцами будет недостаточно для сохранения редкого подвида: необходимо также поддерживать и расширять подходящие для них участки хвойных лесов.
Кроме того, поскольку полосатые неясыти на западе США и Канады достигли очень высокой численности, они быстро заселят любой освобожденный от них участок. Чтобы гарантировать, что они не вернутся, необходимо проводить масштабные отстрелы по всему региону. Трудно представить, что это возможно с физической, экономической и финансовой точек зрения — однако исследователи отмечают, что такие меры пошли бы на пользу не только пятнистым неясытям, но и многим другим обитателям лесов американского Северо-Запада, в особенности видам, на которых полосатые неясыти охотятся.
Порой, чтобы понять причину сокращения численности редкого вида, ученым приходится проводить настоящие детективные расследования. Вы тоже можете попробовать себя в роли эколога, расследующего причины локальных вымираний, с помощью нашего материала «Настоящий экодетектив».
Сергей Коленов
Он повышает синтез высокомолекулярной гиалуроновой кислоты
Американские и российские исследователи обнаружили, что трансгенные мыши с повышенной экспрессией гена синтазы гиалуроновой кислоты от голых землекопов меньше подвержены спонтанному и индуцированному раку, дольше живут и дольше сохраняют здоровье. Кроме того, у таких животных значительно снижен уровень воспаления в различных тканях. Отчет о работе опубликован в журнале Nature. Голые землекопы (Heterocephalus glaber) выделяются среди грызунов крайне высокой продолжительностью жизни (в неволе — более 40 лет). Кроме того, у них слабее работают рецепторы внутреннего уха и механизмы торможения в нервной системе, зато замедлено клеточное старение и короче иммунная память (из-за чего у них больше наивных лимфоцитов для реакции на новые инфекции). Одно из главных отличий голых землекопов от других млекопитающих состоит в том, что они практически не болеют раком. Как было показано ранее, это связано с высоким содержанием в их тканях высокомолекулярной гиалуроновой кислоты. Этот гликозаминогликан составляет основу внеклеточного матрикса, участвует в пролиферации и миграции клеток, а также влияет на прогрессирование опухолей, причем его свойства зависят от молекулярной массы — высокомолекулярный обладает защитными свойствами, низкомолекулярный — наоборот. Голые землекопы продуцируют гиалуроновую кислоту с крайне высокой молекулярной массой (более 6,1 мегадальтона), которая оказывает мощную цитопротекцию. Чтобы проверить, производит ли она схожий эффект у других видов животных, сотрудники Университета Рочестера, Гарвардской медицинской школы, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Московского государственного университета под руководством Андрея Селуанова (Andrei Seluanov) и Веры Горбуновой (Vera Gorbunova) создали трансгенных мышей с управляемой повышенной экспрессией гена синтазы 2 гиалуроновой кислоты голого землекопа (nmrHas2). У самок и самцов таких животных наблюдалось повышенное содержание высокомолекулярной гиалуроновой кислоты в мышцах, сердце, почках и тонкой кишке; низкое — в печени и селезенке, утилизирующих ее. Тем не менее оно было ниже, чем у голых землекопов, что, вероятно, связано с более высокой активностью гиалуронидазы у мышей. Наблюдения в когортах из 80–90 животных показало, что экспрессирующие трансген nmrHas2 мыши умирают от спонтанного рака реже, чем обычные (57 против 70 процентов). Эта разница была еще заметнее у пожилых (старше 27 месяцев) животных — 49 против 83 процентов. В эксперименте по химической индукции кожного канцерогенеза нанесением 7,12-диметилбензантраценом (DMBA) и форбол-12-миристат-13-ацетатом (TPA) число папиллом на 21-й неделе от него у трансгенных мышей было почти вдвое меньше, чем у обычных. От пола животных подверженность раку не зависела. Масса тела животных из обеих групп в течение жизни не различалась. При этом экспрессирующие nmrHas2 мыши жили дольше, чем обычные — медианная продолжительность жизни у них была на 4,4 процента, а максимальная — на 12,2 процента больше. У животных женского пола сильнее различалась медианная продолжительность жизни (на девять процентов), а мужского — максимальная (на 16 процентов). Оценка эпигенетического возраста по паттернам метилирования ДНК в печени в возрасте 24 месяцев показала, что у трансгенных мышей он примерно на 0,2 года меньше хронологического. Животные из основной группы жили не только дольше жили, но и дольше оставались здоровыми. У них медленнее, чем в контрольной группе, возрастал интегральный индекс немощности (frailty index), который рассчитывается по 31 физиологическому показателю, и они в пожилом возрасте сохраняли подвижность и координацию движений в тесте на ротароде. Кроме того, у трансгенных самок замедлялось развитие остеопороза. Анализ транскриптомов различных органов и тканей экспрессирующих nmrHas2 пожилых мышей выявил особенности, присущие молодым животным, и пониженный уровень воспаления, связанного с возрастом. Молекулярные исследования показали, что высокомолекулярная гиалуроновая кислота производит противовоспалительные и иммунорегулирующие эффекты, а также предохраняет клетки от окислительного стресса. Кроме того, она стимулирует барьерную функцию кишечного эпителия, сохраняет стволовые клетки кишечника и поддерживает оптимальный состав кишечной микробиоты, что дополнительно способствует снижению возрастного воспаления. Таким образом, высокомолекулярная гиалуроновая кислота, произведенная трансгеном nmrHas2, продлила жизнь мышей и сохранила их здоровье в пожилом возрасте, подавляя возрастные воспалительные реакции. Это значит, что эволюционные адаптации долгоживущих животных, таких как голый землекоп, можно искусственно воспроизвести у других видов — возможно, и у человека — с пользой для их здоровья. Также полученные результаты указывают на потенциал клинического применения высокомолекулярной гиалуроновой кислоты для лечения возрастных воспалительных заболеваний кишечника и других органов, заключают авторы работы. В 2016 году исследователи из Великобритании, Германии и ЮАР выяснили, что низкая болевая чувствительность голых землекопов связана с мутацией гена одного из рецепторов воспринимающих боль нейронов. Годом позже американские, немецкие, британские и южноафриканские ученые показали, что эти животные могут долго обходиться без кислорода — в эксперименте они выжили 18 минут в атмосфере чистого азота, после чего восстановили аэробный метаболизм.