Древние образцы раскрыли страшную правду: наши предки ловили других рыб

В октябре 1907 года из Сан-Франциско вышло в путь 61-метровое судно ВМС США USS Albatross - первое в мире судно, построенное специально для научных морских исследований. Его трёхлетняя экспедиция к Филиппинам стала одной из самых масштабных в истории биологии: исследователи собрали около 79 тысяч образцов рыб и описали 117 новых видов. Сегодня, спустя более века, эти образцы вновь стали источником открытий — теперь уже для генетиков.

Как старые экспедиции помогают науке XXI века

Современная международная группа экологов и генетиков решила использовать коллекцию USS Albatross, чтобы понять, как изменилось биоразнообразие Филиппинских морей за сто лет активного рыболовства и загрязнения. Сравнив ДНК рыб из музейных коллекций с геномами современных популяций, учёные обнаружили тревожную тенденцию: генетическое разнообразие рыб сократилось на 4-6%, а численность некоторых видов снизилась до критических уровней.

"Генетическое разнообразие — это основа способности организмов адаптироваться к изменениям. Его потеря снижает шансы на выживание видов", — отметил Малин Пински, соруководитель проекта из Калифорнийского университета в Санта-Крузе.

От рома к геному

Главным открытием для исследователей стало то, что образцы, собранные более века назад, прекрасно сохранились. Причина — ром, которым учёные XIX века консервировали рыбу. В отличие от формалина, используемого в большинстве музеев, спирт сохранил ДНК почти без повреждений.

Это позволило команде секвенировать геномы десятков видов. Коллекция Albatross, хранящаяся в Национальном музее естественной истории Смитсоновского института, стала своего рода "временной капсулой" океанической жизни начала XX века.

"Это крупнейший проект по секвенированию геномов тропических морских видов", — подчеркнул Пински.

Современные сборы: без корабля, но с рынков

Чтобы сравнить прошлое и настоящее, команда под руководством Кента Карпентера из Университета Олд Доминион начала в 2017 году собирать современные образцы. Учёные работали в тех же районах, где когда-то плавал USS Albatross, но без собственного судна — рыбу покупали на местных рынках и в рыбацких портах. Всего за несколько лет было собрано более 10 тысяч образцов.

Что показала генетика

Анализ ДНК выявил, что генетическое разнообразие сократилось у всех трёх исследованных видов рыб, включая рифового кардинала (Taeniamia zosterophora) и два вида морских пони (Equulites laterofenestra и Gazza minuta).

При этом на удалённых рифах, где промысел минимален, снижение не наблюдалось. Это подтверждает прямую зависимость между антропогенным воздействием и генетической эрозией.

"Мы попытались всеми возможными способами убедиться, что результаты не вызваны деградацией исторической ДНК. Всё указывает на реальные биологические изменения", — подчеркнул Рене Кларк, автор диссертации в Ратгерском университете.

Эффект "бутылочного горлышка"

Генетики обнаружили, что численность размножающихся особей некоторых видов резко упала до нескольких десятков за последние 50 лет. Это классический пример "бутылочного горлышка" — ситуации, когда из-за резкого сокращения популяции теряется значительная часть генетического разнообразия.

Сравнение с глобальными данными показало, что этот спад особенно выражен в тропиках. Если у рыб умеренных широт средняя потеря разнообразия составляет около 2%, то у филиппинских видов — втрое больше.

"Это неудивительно, ведь рифовые и прибрежные популяции изначально малы и изолированы", — пояснила Нина Овергард Теркилдсен из Корнеллского университета.

Признаки адаптации: луч надежды

Несмотря на тревожные тенденции, исследователи нашли и обнадёживающие данные. Около 4% генетических маркеров рифового кардинала показали признаки естественного отбора - рыба, похоже, адаптируется к новым условиям среды.

"Это хорошие новости: даже под сильным давлением некоторые популяции сохраняют способность к адаптации", — отметил Стив Палумби, морской эколог из Стэнфорда.

Что дальше

Группа планирует продолжить проект, объединяя генетический и морфологический анализ. Морской эколог Надя Паломар-Абесамис из Университета Силлимана измеряет современные и старинные образцы, чтобы понять, изменились ли формы тела рыб за столетие. Это поможет связать генетические изменения с физическими адаптациями к рыболовству и изменению среды.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: считать, что снижение численности видов — лишь количественная проблема.

• Последствие: игнорирование утраты генетического потенциала.

• Альтернатива: сохранять не только популяции, но и их генетическое разнообразие - основу эволюционной устойчивости.

А что если восстановить рифы?

Если природные места нереста и кормления будут восстановлены, а рыболовство ограничено, популяции смогут восстановить часть утраченного разнообразия. Такие примеры уже есть в морских заповедниках, где за одно поколение наблюдается рост генетической вариативности.

Плюсы и минусы исследования

Интересные факты

1. USS Albatross был оснащён первыми в мире приборами для глубоководных сетей и электрического освещения.

2. За всю экспедицию судно посетило более 1 200 станций отбора проб у берегов Филиппин.

3. В архивах Смитсоновского института до сих пор хранятся оригинальные журналы и карты маршрутов корабля.

Исторический контекст

Экспедиция USS Albatross стала символом научной эпохи начала XX века, когда исследователи стремились описать всю живую природу океана. Тогда никто не подозревал, что через столетие эти образцы помогут оценить влияние человека на генетику морской жизни. Сегодня они стали напоминанием о том, что каждый улов и каждый загрязнённый риф оставляют след не только в экологии, но и в самой наследственности океана.