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
Решаясь на сотрудничество, они стремились снизить затраты и увеличить выгоды
Многолетние наблюдения за гиенами в заповеднике Кении помогли биологам из США обнаружить закономерности, лежащие в основе кооперации в условиях высокого риска. Исследователи фиксировали случаи, когда гиены собирались в группы и нападали на львов, с которыми делили, к примеру, пищу. Анализ показал, что гиены чаще объединялись в тех случаях, когда риск был ниже, а следовательно — ниже были и затраты. При этом потенциальная выгода от объединения была не так важна, хотя тоже играла роль. Результаты опубликованы в Proceedings of the Royal Society B. Пятнистые гиены (Crocuta crocuta) живут большими кланами до 130 особей. Самцы гиен расселяются по мере взросления, а самки остаются там, где родились. В итоге кланы представляют собой большое сообщество из самок, их потомства и самцов-мигрантов. Все они взаимодействуют друг с другом, вместе выращивают детенышей и защищают территорию, но большую часть времени проводят поодиночке или в небольших группах, связи в которых более крепкие. Нередко гиены одного клана объединяются — например, чтобы конкурировать с другими животными. Основные конкуренты гиен — львы, они же — основная причина их смерти. Стычки с этими хищниками опасны, поэтому в каждой ситуации гиены должны оценивать риски, чтобы решить, стоит ли кооперироваться ли с сородичами в борьбе со львами, например, за еду. С одной стороны, у группы гиен против одного-двух львов шансов больше, а с другой — можно избежать конфликта, но затем все равно получить выгоду в виде добытой сородичами пищи. Трэйси Монтгомери (Tracy M. Montgomery) из Мичиганского университета и ее коллеги наблюдали за четырьмя кланами диких пятнистых гиен в национальном заповеднике Масаи Мара в Кении с 1988 по 2016 год. Ученые внимательно фиксировали все ситуации, в которых гиены объединялись в группы из двух или более особей и вступали в конфликты со львами. Нападением или атакой авторы называли случаи, когда две или более гиен ощетинивались и приближались хотя бы к одному льву на расстояние хотя бы 10 метров. Исследователи определяли каждую гиену, участвующую в таком взаимодействии, а также тех, кто предпочитал избежать столкновения, по рисунку пятен и другим отличительным признакам. Кроме этого, они учитывали, насколько близки друг другу гиены, участвующие в совместной атаке, и являются ли они родственниками. Также учитывались количество, пол и возраст львов и контекст столкновения. Исследователи предположили, что гиены с большей вероятностью будут участвовать в конфликтах вместе с сородичами, если возможная выгода будет выше, а затраты — ниже. Тогда гиены должны были чаще сотрудничать в тех случаях, когда львов было меньше или когда среди них было мало самцов; когда в результате столкновения можно было отвоевать тушу животного (чем она больше и свежее — тем лучше); когда их ранг был выше (а значит — больше шансов получить доступ к пище); когда объединяться нужно было с родственниками или другими близкими особями; или когда они были более голодными. Анализ показал, что гиены сталкивались со львами примерно по четыре раза в месяц, и в 42 процентах таких случаев объединялись в группы и вступали в стычки. Это происходило чаще, когда гиен было больше и когда среди львов не было самцов. Также ученые обнаружили, что приветствия, которыми обменивались гиены до того, как объединиться против львов, способствовали увеличению сотрудничества. В целом гиены вдвое чаще дезертировали в моменты, когда другие собирались в группы, чем присоединялись к сородичам. Чаще кооперировались самки (77 процентов участников коалиций) и взрослые особи (89 процентов). Более крепкая социальная связь и родственные отношения между гиенами, а также более высокий ранг также предсказывали сотрудничество. Еще одно важное открытие состояло в том, что у гиен, участвовавших в столкновении со львами за тушу животного, было больше шансов поесть, чем у тех, кто был рядом, но не стал включаться в конфликт. Размер и качество туши, которую гиены могли отбить у львов, обычно не играли роли, однако гиены старались не бороться за тушу крупного животного — бегемота или слона. Вероятно, это связано с тем, что такие туши остаются свежими в течение нескольких дней, и в таких случаях выгоднее просто подождать, пока львы уйдут. Авторы заключили, что в коллективных стычках чаще участвуют те гиены, которые в результате больше получат, чем проиграют. Например, самки, которых в кланах гиен всегда больше, или особи более высокого ранга. При этом потенциальные затраты, судя по всему, важнее, чем потенциальные выгоды: гиены чаще объединялись в условиях низкого риска, независимо от возможного выигрыша. Также роль играли крепкие социальные связи и краткосрочное просоциальное поведение — приветствия, которыми гиены могут обмениваться, прежде чем начнут сотрудничать. Сотрудничество нередко встречается внутри одной социальной группы. А вот с сородичами из других групп нечеловеческие животные объединяются редко, но недавно исследователи заметили такое поведение у бонобо.
