Μια σημαντική γονιδιωματική ανάλυση αλλάζει την κατανόηση των επιστημόνων για την εξέλιξη των κοάλα. Η έρευνα δείχνει ότι τα κοάλα (Phascolarctos grayus) υπέστη σοβαρή μείωση του πληθυσμού πριν φτάσουν οι άνθρωποι στην Αυστραλία, περίπου 100.000 χρόνια πριν.
Κάθε κοάλα που ζει σήμερα φαίνεται να έχει κατάγεται από έναν μόνο προγονικό πληθυσμό που υπέστη δραματικές περιβαλλοντικές αλλαγές, συμπεριλαμβανομένων έντονων εποχών παγετώνων.
Τα σύγχρονα κοάλα, ωστόσο, αντιμετωπίζουν τώρα έναν διαφορετικό συνδυασμό απειλών. Αυτά περιλαμβάνουν το κυνήγι, την εκτεταμένη εκκαθάριση γης, τις πυρκαγιές και τις ασθένειες.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ και το Πανεπιστήμιο A&M του Τέξας ηγήθηκαν της μελέτης, η οποία αμφισβητεί την προηγούμενη έρευνα που υποδηλώνει ότι ο αριθμός των κοάλα μειώθηκε μόνο μετά την άφιξη των ανθρώπων στην Αυστραλία. Τα αποτελέσματα ανακοινώνονται Μοριακή Βιολογία και ΕξέλιξηΈκδοση από την Oxford University Press.
«Η μελέτη ξαναγράφει το χρονοδιάγραμμα της γενετικής ιστορίας των κοάλα στην Αυστραλία», δήλωσε ο Τόμπι Κόβατς, διδάκτορας που ηγήθηκε της μελέτης.
«Υπολογίζοντας τα ποσοστά μετάλλαξης σε σύγχρονους πληθυσμούς κοάλα, μπορούμε να υπολογίσουμε και να κατασκευάσουμε ένα γενετικό χρονοδιάγραμμα που πηγαίνει πίσω 100.000 χρόνια για να πάρουμε μια γεύση της γενετικής ποικιλότητας και του αρχαίου μεγέθους πληθυσμού κοάλα».
Το DNA των κοάλα αποκαλύπτει μια κρυμμένη ιστορία του πληθυσμού
Τα απολιθώματα είναι πολύ περιορισμένα για να δείξουν πόσα κοάλα ζούσαν στην Αυστραλία πριν από 100.000 χρόνια, είπε ο κ. Kovacs. Τα γονιδιωματικά δεδομένα μπορούν να βοηθήσουν στην κάλυψη αυτών των κενών διατηρώντας ενδείξεις σχετικά με το μέγεθος του πληθυσμού του παρελθόντος και τις αλλαγές στη γενετική ποικιλότητα.
“Οι γονιδιωματικές αναλύσεις δείχνουν ότι τα κοάλα έχουν υποστεί σημαντικές μειώσεις πληθυσμού στο παρελθόν λόγω της κλιματικής αλλαγής και της απώλειας οικοτόπων. Όταν βελτιώθηκαν οι περιβαλλοντικές συνθήκες, οι πληθυσμοί τους ανέκαμψαν και επεκτάθηκαν σε μεγάλο μέρος της ανατολικής Αυστραλίας.”
«Είναι σημαντικό να διευκρινιστεί ότι πολλές από τις απειλές που αντιμετωπίζουν οι σύγχρονοι πληθυσμοί κοάλα προκαλούνται από τον άνθρωπο, συμπεριλαμβανομένης της απώλειας οικοτόπων και του κυνηγιού».
Εξετάζοντας πώς ανταποκρίθηκαν τα κοάλα σε προηγούμενες συντριβές και ανακτήσεις πληθυσμού, οι επιστήμονες μπορεί να είναι σε θέση να αναπτύξουν καλύτερες στρατηγικές διατήρησης για την προστασία του είδους σήμερα.
Πώς οι ερευνητές ανακατασκεύασαν την εξέλιξη των κοάλα
Για να ανασυνθέσουν τη γενετική ιστορία του κοάλα, οι επιστήμονες εστίασαν στον ρυθμό μετάλλαξης του είδους στο γονιδίωμά του (γενετικές πληροφορίες ενός οργανισμού).
Νέες μεταλλάξεις (γενετικές αλλαγές) εμφανίζονται φυσικά στο γονιδίωμα κάθε φορά που ένας οργανισμός αναπαράγεται. Το ποσοστό μετάλλαξης περιγράφει πόσες από αυτές τις αλλαγές συμβαίνουν σε κάθε γενιά. Το ποσοστό ποικίλλει ανάλογα με το είδος, με τις γενετικές αλλαγές να συσσωρεύονται πιο γρήγορα σε ορισμένα ζώα από άλλα.
Η ομάδα ανέλυσε την αλληλουχία των γονιδιωμάτων τεσσάρων τριών γονέων-παιδιών και μέτρησε τις νέες μεταλλάξεις που εμφανίστηκαν. Αυτό τους επέτρεψε να υπολογίσουν έναν ακριβή ρυθμό μετάλλαξης για τα κοάλα, που ήταν περίπου το μισό από το ποσοστό που βρέθηκε στους ανθρώπους.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές εφάρμοσαν τους ρυθμούς που μετρήθηκαν πρόσφατα σε 457 γονιδιώματα κοάλα. Αυτό τους έδωσε έναν πιο ακριβή τρόπο εντοπισμού του τρόπου με τον οποίο οι πληθυσμοί των κοάλα έχουν επεκταθεί, συρρικνωθεί και αποκλίνει κατά τη διάρκεια χιλιάδων ετών.
Το έργο αντιπροσωπεύει την πρώτη άμεση εκτίμηση ενός ποσοστού μετάλλαξης για οποιοδήποτε μέλος της τάξης κοάλα ή μαρσιποφόρων Diprotodontia, η οποία περιλαμβάνει επίσης wombats, καγκουρό και possums.
Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι οι πληθυσμοί των κοάλα μειώθηκαν μετά την άφιξη των σύγχρονων ανθρώπων στην Αυστραλία πριν από περίπου 65.000 χρόνια. Αυτές οι εκτιμήσεις, ωστόσο, βασίστηκαν σε ποσοστά μετάλλαξης που ελήφθησαν από μακρινά θηλαστικά όπως οι άνθρωποι και τα ποντίκια.
Τα κοάλα αρνήθηκαν πριν φτάσουν οι άνθρωποι
Η νέα ανάλυση δείχνει ότι μια σημαντική μείωση στους πληθυσμούς των κοάλα ξεκίνησε περίπου 100.000 χρόνια πριν. Στη συνέχεια, ο αριθμός τους έφτασε σε ένα κρίσιμο γενετικό εμπόδιο πριν από περίπου 60.000 χρόνια.
Αυτή η παρακμή συμπίπτει με μια περίοδο περιβαλλοντικής αναταραχής κατά την πιο πρόσφατη περίοδο παγετώνων στο τέλος του Πλειστόκαινου. Ο χρόνος πέφτει πολύ πριν την ανθρώπινη επαφή.
Η ξηρά που τελικά έγινε Αυστραλία καλύφθηκε σε μεγάλο βαθμό από τροπικό δάσος κατά τη διάρκεια του Παλαιογένους (23 – 66 εκατομμύρια χρόνια πριν). Η κατάσταση άλλαξε δραματικά κατά τη διάρκεια του Μειόκαινου (πριν από 5-23 εκατομμύρια χρόνια), καθώς η αυστραλιανή τεκτονική πλάκα μετακινήθηκε βόρεια.
Κατά τη διάρκεια του Πλειστόκαινου (πριν από 2,5 εκατομμύρια έως 11.700 χρόνια), η Αυστραλία εναλλάσσεται μεταξύ παγετώνων περιόδων, που χαρακτηρίζονται από ψυχρές και ξηρές συνθήκες, και μεσοπαγετώνων περιόδων, που χαρακτηρίζονται από θερμές και υγρές συνθήκες. Αυτοί οι κύκλοι έχουν αναδιαμορφώσει σταθερά την ήπειρο, καθιστώντας τα τοπία της πιο ξηρά και ολοένα και πιο ευάλωτα στη φωτιά.
Πριν από περίπου 70.000 χρόνια, η επεκτεινόμενη πεδιάδα Nullarbar δημιούργησε μια τεράστια περιοχή ημιάνυδρων θαμνωδών εκτάσεων. Αυτό διαφοροποιεί την έκταση και τους πληθυσμούς του κατάλληλου οικοτόπου κοάλα στην ανατολική και δυτική Αυστραλία.
Ο πληθυσμός των δυτικών κοάλα τελικά εξαφανίστηκε. Ένας μικρός πληθυσμός του πρώτου κατάφερε να επιβιώσει στις πιο σκληρές συνθήκες παγετώνων.
Ένας μικρός πληθυσμός επανεποίκησε το είδος
Οι συνθήκες βελτιώθηκαν κατά την τρέχουσα μεσοπαγετωνική περίοδο, επιτρέποντας στους επιζώντες ανατολικούς πληθυσμούς να επεκταθούν. Μεταξύ 16.500 και 6.000 ετών πριν, χωρίστηκε σε πέντε γενετικά διακριτούς πληθυσμούς.
Αυτές οι ομάδες τελικά δημιούργησαν τον πληθυσμό κοάλα που βρέθηκε στην ανατολική ακτή της Αυστραλίας.
«Δεδομένων αυτών των αποτελεσμάτων, μας ενδιαφέρει τώρα να δούμε εάν άλλα αυστραλιανά είδη, συμπεριλαμβανομένων των στενότερων συγγενών της εξαφανισμένης μεγαπανίδας, παρουσίασαν επίσης μείωση πληθυσμού πριν από την άφιξη των ανθρώπων», είπε ο κ. Kovacs.
Τα πρόσφατα υπολογισμένα ποσοστά μετάλλαξης κάνουν περισσότερα από το να διευκρινίζουν το αρχαίο παρελθόν των κοάλα. Οι επιστήμονες μπορούν να το χρησιμοποιήσουν για να μελετήσουν τις πρόσφατες αλλαγές στο μέγεθος του πληθυσμού και να βελτιώσουν τον σύγχρονο σχεδιασμό διατήρησης.
Πρόσφατες εκτιμήσεις για την παραγωγή κοάλα δείχνουν ότι οι πληθυσμοί στο Κουίνσλαντ και τη Νέα Νότια Ουαλία συνέχισαν να μειώνονται. Αντίθετα, ο πληθυσμός της Βικτώριας φαίνεται να ανακάμπτει.
Τα κοάλα αναφέρονται επίσημα ως απειλούμενα με εξαφάνιση στο Κουίνσλαντ, τη Νέα Νότια Ουαλία και την Επικράτεια της Αυστραλιανής Πρωτεύουσας από το 2022.
Η γονιδιωματική έρευνα μπορεί να καθοδηγήσει τη διατήρηση
«Η κατανόηση του εάν οι πληθυσμοί των κοάλα συρρικνώνονται βοηθά τους οικολόγους να δράσουν νωρίτερα, προτού οι πληθυσμοί χάσουν τη γενετική ποικιλομορφία και αντιμετωπίσουν αυξημένο κίνδυνο από την ενδογαμία», λέει ο κ. Kovacs.
“Τα κοάλα αντιμετώπισαν μεγάλες υποχωρήσεις πληθυσμού στο παρελθόν, καθώς το κλίμα άλλαξε και ο κατάλληλος βιότοπος εξαφανίστηκε. Τα κοάλα που επιβίωσαν βιώνουν ξανά παρόμοιες υποχωρήσεις, αλλά αυτή τη φορά λόγω ανθρωποκεντρικού καθαρισμού γης, πυρκαγιών, λαθροθηρίας και ασθενειών.”
«Η ομάδα μας δημιουργεί έναν τεράστιο γονιδιωματικό πόρο για τα κοάλα, αλλά για να κατανοήσουμε πλήρως τι μπορούν να μας πουν αυτά τα σύνολα δεδομένων, πρέπει να γνωρίζουμε πόσο γρήγορα συμβαίνουν νέες γενετικές αλλαγές στο είδος», είπε ο κ. Kovacs.
«Η εκτίμηση των ρυθμών μετάλλαξης βελτιώνει την ικανότητά μας να ανασυνθέτουμε την ιστορία των πληθυσμών κοάλα, να κατανοούμε την προσαρμοστική τους ικανότητα και να λαμβάνουμε πιο ενημερωμένες αποφάσεις διατήρησης για το μέλλον».
