Исследование выявило загадочное разделение ДНК у больших белых акул, которое не поддаётся текущим объяснениям.

Белые акулы в ледниковый период

Белые акулы (Carcharodon carcharias) почти исчезли во время последнего ледникового периода, когда уровень моря был намного ниже, чем сейчас, и акулам приходилось выживать в ограниченном пространстве. Последнее похолодание закончилось около 10 000 лет назад, и с тех пор планета постепенно нагревается. По мере повышения температуры таяли ледники, и уровень моря повышался, что стало хорошей новостью для больших белых акул.

Результаты исследования

Результаты исследования, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывают, что белые акулы были сведены к единой, хорошо перемешанной популяции где-то в южной части Индо-Тихоокеанского океана. Белые акулы начали генетически расходиться примерно 7 000 лет назад, что говорит о том, что к этому времени они разделились на две или более изолированные популяции.

Генетические популяции белых акул

Сегодня существует три генетически различные популяции белых акул: одна в южном полушарии вокруг Австралии и Южной Африки, одна в северной Атлантике и одна в северной части Тихого океана. Хотя они широко распространены, численность белых акул по-прежнему остаётся низкой.

«Вероятно, в мире насчитывается около 20 000 особей», — сказал соавтор исследования Гэвин Нэйлор, директор Флоридской программы исследований акул во Флоридском музее естественной истории. «В любом городе больше плодовых мушек, чем белых акул во всём мире».

Организмы с небольшими популяциями могут быть опасно близки к исчезновению в трудные времена. Огромные ледники, простиравшиеся от полюсов, заперли столько воды, что к 25 000 лет назад уровень моря упал примерно на 40 метров (131 фут), уничтожив среду обитания и ограничив белых акул до океанического «загона».

Загадка белых акул

Но что-то произошло с белыми акулами во время их большого возвращения, что остаётся загадкой. Первичной мотивацией этого исследования было дать окончательное объяснение, но, несмотря на использование одного из крупнейших генетических наборов данных по белым акулам, собранных за всё время, всё пошло не совсем по плану.

«Честный научный ответ — мы понятия не имеем», — сказал Нэйлор.

Открытие 2001 года

Впервые исследователи почувствовали что-то странное в 2001 году, когда исследовательская группа опубликовала статью, которая начиналась со слов: «…информация о… белых акулах была труднодостижима, не в последнюю очередь из-за редкости и огромного размера этой рыбы».

Авторы той статьи сравнили генетические образцы, взятые у десятков акул в Австралии, Новой Зеландии и Южной Африке. Они обнаружили, что, хотя ДНК, производимая и хранящаяся в ядрах их клеток, в основном одинакова у разных особей, митохондриальная ДНК акул из Южной Африки существенно отличалась от таковой у акул в Австралии и Новой Зеландии.

Объяснение разделения

Очевидным объяснением было то, что большие белые акулы склонны держаться вместе и редко совершают набеги на соседние группы. Со временем в каждой группе накапливались уникальные генетические мутации, что, если бы это продолжалось достаточно долго, привело бы к образованию новых видов.

Это объяснило бы наблюдаемые различия в их митохондриальной ДНК, но не объяснило бы, почему ядерная ДНК была практически идентична у всех трёх популяций. Чтобы объяснить это, авторы предположили, что самцы акул путешествуют на огромные расстояния в течение года, а самки либо никогда не путешествуют далеко, либо, если и путешествуют, то чаще всего возвращаются в одно и то же место во время сезона размножения — тип миграционного поведения, называемый филопатрией.

Это исследование началось в 2012 году. «Я хотел получить ядерный геном белой акулы, чтобы изучить его молекулярные свойства», — сказал Нэйлор. «У белых акул есть несколько весьма необычных атрибутов, и у нас было около 40–50 образцов, которые, как я думал, мы могли бы использовать для создания зондов, чтобы изучить их структуру популяции».

В течение следующих нескольких лет они также секвенировали ДНК примерно из 150 митохондриальных геномов белых акул, которые меньше и их дешевле собирать, чем ядерные аналоги. Образцы были получены со всего мира, включая Атлантический, Тихий и Индийский океаны.

Когда они сравнили два типа ДНК, они обнаружили ту же закономерность, что и в 2001 году. На уровне популяции белые акулы в Северной Атлантике редко смешивались с акулами из Южной Атлантики. То же самое было верно для акул в Тихом и Индийском океанах. На молекулярном уровне ядерная ДНК у всех белых акул оставалась довольно стабильной, в то время как митохондриальная ДНК демонстрировала удивительное количество вариаций.

Исследователи осознавали теорию филопатрии и провели несколько тестов, чтобы проверить её. Они сконструировали сложный тест для митохондриальных геномов. Чтобы сделать это, им сначала пришлось реконструировать недавнюю эволюционную историю белых акул, и именно так они обнаружили единую южную популяцию, к которой они были сведены во время последнего ледникового периода.

«Их было действительно мало, когда уровень моря был самым низким. Затем популяция увеличилась и двинулась на север по мере таяния льда. Мы подозреваем, что они остались в этих северных водах, потому что нашли надёжный источник пищи», — сказал Нэйлор. В частности, они встретили тюленей, которые являются основным продуктом питания белых акул и одной из основных причин их сильной привязанности к определённым местам.

«Эти белые акулы приплывают, получают хороший жирный кусок. Они откармливаются, размножаются и затем перемещаются по океану».

Учёные пришли к выводу, что генетический дрейф не может объяснить различия между митохондриями у белых акул. Потому что это полностью случайный процесс, он не может выборочно нацеливаться на один тип ДНК и оставлять другой. Если бы это было причиной, аналогичные изменения были бы очевидны и в ядерной ДНК.

Это оставляет естественный отбор как единственную другую возможность, что кажется маловероятным из-за небольшой численности популяции белых акул. Если это так, то сила отбора «должна быть жестоко-летальной».

Если собрать достаточно массы в концентрированном пространстве, скажем, порядка чёрной дыры, то в противном случае безобидная сила гравитации становится достаточно мощной, чтобы поглотить свет. Если естественный отбор играет роль в этом случае, он проявится аналогичным образом. Любое отклонение от последовательности митохондриальной ДНК, наиболее распространённой в данной популяции, вероятно, будет фатальным, что не позволит ему передаться следующему поколению.

Но это далеко не точно, и Нэйлор сомневается в обоснованности такого вывода. На данный момент учёные столкнулись с открытым вопросом, который можно решить только с помощью дальнейших исследований.

Источник