Из-за глобального потепления живородящие ящерицы начали стареть до рождения

Зоологи обнаружили, что связанный с глобальным потеплением тепловой стресс укорачивает теломеры у самок живородящих ящериц, населяющих горы на юге Франции. В результате их детеныши также появляются на свет с более короткими теломерами, что снижает их выживаемость и в конечном итоге приводит к вымиранию целых популяций. Как отмечается в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, укорочение теломер может стать полезным маркером, указывающим на популяции рептилий и других холоднокровных животных, которые из-за изменений климата оказались на грани исчезновения.

Способность холоднокровных животных регулировать температуру тела ограничена, что делает их особенно уязвимыми к глобальному потеплению. Недавние исследования показывают, что из-за антропогенных изменений климата рептилии, амфибии и рыбы быстрее растут, раньше созревают и одновременно с этим чаще сталкиваются с тепловым стрессом. В результате они испытывают сильный окислительный стресс, который укорачивает их теломеры (защитные участки на концах хромосом), ускоряя старение и приводя к более ранней смерти.

Впрочем, до сих пор оставалось неясным, как рост скорости старения и сокращение продолжительности жизни отдельных особей сказываются на целых популяциях холоднокровных животных. Разобраться в этом вопросе решила команда зоологов под руководством Андреа Дюпу (Andreaz Dupoue) из французского Национального центра научных исследований. Исследователи сосредоточили внимание на живородящих ящерицах (Zootoca vivipara). Хотя эти холодолюбивые рептилии широко распространены в Европе и Северной Азии, популяции из Испании и Франции, то есть с юго-западного края ареала, сильно страдают от участившихся волн жары и засух. В результате местные ящерицы теряют способность размножаться и расселяться, а уровень инбридинга у них растет.

Дюпу и его коллеги больше десяти лет наблюдали за 22 популяциями живородящих ящериц, которые распределены по французскому Центральному массиву, от холодных высокогорий до теплых низин. Некоторые из них пока относительно благополучны, в то время как другие рискуют вымереть в ближайшее время или уже исчезли. Исследователи собрали данные о длине теломер у 126 взрослых самок живородящих ящериц и 231 их детеныша в девяти популяциях, семи стабильных или растущих и двух сокращающихся. Кроме того, в анализ добавили полученные ранее сведения о длине теломер у годовалых особей.

Оказалось, что у взрослых, годовалых и молодых ящериц из сокращающихся популяций теломеры короче, чем у их сородичей из стабильных и растущих популяций. Воспользовавшись выводами предыдущего исследования о связи между длиной теломер и выживаемостью годовалых особей, авторы рассчитали, что в двух близких к исчезновению популяциях теломеры молодых особей настолько короткие, что до года доживает лишь семь процентов новорожденных. Этого недостаточно для пополнения популяции. В стабильных популяциях длина теломер у молодых ящериц соответствует уровню выживаемости в 73 процента.

Длина теломер молодых особей положительно коррелирует с длиной теломер у их матерей. Таким образом, этот признак является наследуемым. Кроме того, чем позднее в течение года рождаются молодые ящерицы из сокращающихся популяций, тем короче у них теломеры. В стабильных популяциях обнаружить такой взаимосвязи не удалось.

Дополнительный анализ показал, что беременные самки с длинными теломерами из стабильных популяций более плодовиты, чем их сородичи с короткими теломерами из сокращающихся популяций. При этом в стабильных популяциях выживаемость молодых особей не зависит от длины теломер у их матерей, а в сокращающихся популяциях матери с более короткими теломерами приносят меньше жизнеспособного потомства. Это свидетельствует, что в стрессовых условиях укорочение теломер оказывает более серьезное влияние на успех размножения живых организмов.

Авторы подчеркивают, что в популяциях, подвергающихся высоким температурам, длина теломер у новорожденных живородящих ящериц соответствует длине теломер у годовалых и взрослых особей из других популяций. Можно сказать, что из-за глобального потепления молодые особи рождаются уже с признаками старения. Скорее всего, они наследуют более короткие теломеры у матерей. В то же время высокие температуры вряд ли напрямую сокращают длину теломер у эмбрионов ящериц.

Результаты исследования демонстрируют, как потепление климата приводит к локальному исчезновению живородящих ящериц на юго-западе ареала. Хотя ускорение роста и созревания благодаря более высоким температурам может быть полезным для этих рептилий в краткосрочной перспективе, в долгосрочной из-за сокращения длины теломер они не могут принести достаточно жизнеспособного потомства. В результате популяция исчезает. Это иллюстрируют наблюдения за популяцией с горы Мон-Кару, которая столкнулась с самыми высокими температурами. В 2015 году авторы обнаружили, что благодаря теплой погоде местные годовалые особи вырастают намного крупнее сородичей своего возраста из других частей массива. Однако теломеры у них практически отсутствовали, а к 2017 году популяция исчезла. 

Вероятно, похожие процессы идут и среди других видов холоднокровных животных, приспособленных к прохладному климату. Авторы рекомендуют использовать длину теломер в качестве маркера, который может указать на близкие к исчезновению популяции таких видов.

Ранее мы рассказывали о том, что тасманийские сцинки Carinascincus ocellatus меняют пол в утробе матери в зависимости от температуры. Эта реверсия идет только в одном направлении: особи с женским генотипом могут приобрести фенотип самцов, однако самцы в самок не превращаются. Чем холоднее, тем больше будет в помете самцов с генотипом самок. Способность к реверсии пола позволяет сцинкам производить больше дочерей в теплую погоду, когда они развиваются быстрее.

Сергей Коленов