Сравнение полных геномов всех видов пингвинов помогло уточнить их происхождение
Ученые изучили полные геномы всех 18 видов пингвинов и смогли больше узнать об их происхождении и распространении, а также подтвердить и опровергнуть некоторые гипотезы об этих птицах.
Пингвины — семейство нелетающих морских птиц, включающее в себя 18 видов — давно интересуют ученых и общественность, но их эволюционная история, однако, остается до конца не изученной. Ответить на некоторые вопросы о происхождении и развитии этих животных, обитающих в открытых водах Южного полушария и предпочитающих прохладу, попыталась международная команда ученых из Чили, Бразилии, США, Австралии, ЮАР и Великобритании, исследование которых представлено в журнале PNAS.
«Это единственное сохранившееся семейство отказавшихся от полета ныряющих птиц. История адаптации пингвинов к столь разнообразной среде обитания остается противоречивой. Мы использовали 22 новых генома 18 видов пингвинов, чтобы реконструировать порядок, время и место их диверсификации, отследить изменения с течением времени и проверить соответствующую адаптацию в геноме», — пишут авторы работы.
Для проведения исследования биологи собрали образцы крови и тканей этих птиц, хранящиеся в музеях и университетах по всему миру, а затем секвенировали и проанализировали их полные геномы. Таким образом получилось узнать, как развивались пингвины благодаря колебаниям теплого и холодного климата. «Иметь эталонный геном — все равно что использовать коробку с пазлом для его сборки: вы можете взять все крошечные части и согласовать их с эталонным геномом, — сказал Раури Боуи, профессор биологии в Калифорнийском университете в Беркли и куратор Музея зоологии позвоночных в Беркли. — Мы сделали это с каждым из изученных геномов».
Ученые окончательно подтвердили, что пингвины возникли 21-22 миллиона лет назад, а разделение родов произошло в раннем миоцене (эта эпоха началась 23,03 миллиона лет назад и закончилась 5,333 миллиона лет назад) в прохладных прибрежных районах Австралии и Новой Зеландии. Родственной же всем существующим видам пингвинов оказалась группа Aptenodytes (императорские и королевские): они отделились от других видов и поселились в холодных субантарктических и антарктических водах. Этот сценарий согласуется с гипотезой о том, что императорские и королевские пингвины — сестринская группа для всех других видов, а не только для пингвинов Адели и папуанских.
Диверсификации пингвинов и географической экспансии помогло усиление Антарктического циркумполярного течения (АЦТ) 11,6 миллиона лет назад. Таким образом им удалось перемещаться по всему Южному океану, заселяя как холодные субантарктические острова, так и более теплые прибрежные районы Южной Америки и Африки. При этом большинство видов достигали своей максимальной численности по мере того, как климат становился холоднее, около 40-70 тысяч лет назад, во время последней ледниковой эпохи, ведь многие пингвины предпочитают размножаться на снегу и льду.
«Мы обнаружили межвидовую интрогрессию (проникновение генов одного вида в генетический фонд другого вида. — Прим. ред.) среди пингвинов, в некоторых случаях следуя направлению АЦТ, и идентифицировали гены, влияющие на терморегуляцию, кислородный обмен и способность нырять, которые претерпели адаптивную эволюцию по мере того, как пингвины постепенно занимали разные в плане климата места обитания. <…> Пингвины смогли диверсифицироваться и сегодня способны жить как при девяти градусах Цельсия в водах вокруг Австралии и Новой Зеландии, при плюс 26 градусах на Галапагосских островах, так и при отрицательных температурах в Антарктиде и других странах», — рассказали биологи. По их словам, наиболее «гибридными» являются северные хохлатые пингвины и близкие им виды, которые пережили как минимум четыре интрогрессии.
Как подчеркнул Боуи, поскольку пингвинам потребовались миллионы лет, чтобы занять такие разнообразные среды обитания, сейчас они не смогут адаптироваться достаточно быстро, чтобы успеть за скоростью потепления Мирового океана. Несмотря на успешное распространение по Южному полушарию, многие популяции этих птиц сегодня находятся под угрозой исчезновения.
Так, гнездовые колонии императорских пингвинов в Антарктиде были вынуждены переселиться из-за сокращения площади морского льда, а в прошлом году на континенте погибло множество птенцов пингвинов Адели. Численность групп, обитающих на Галапагосских островах, сокращается из-за явления Эль-Ниньо, а в Новой Зеландии популяции редких желтоглазых (или великолепных) пингвинов подвергаются нападениям диких кошек.
«На протяжении миллионов лет мы видели, что разнообразие пингвинов сокращалось с повышением температуры, но это происходило в долгосрочной перспективе, — отметила Джулиана Вианна, доцент кафедры экосистем и окружающей среды Католического университета Чили в Сантьяго. — Прямо сейчас изменения климата и окружающей среды происходят слишком быстро, чтобы некоторые виды могли своевременно реагировать на это».
Ученые настроены продолжить свою работу по изучению генетических вариаций и разрозненных популяций пингвинов, ведь теперь они имеют полные последовательности их геномов. «Пингвины, безусловно, очень харизматичны. Но, надеюсь, наши исследования также приведут к лучшему их сохранению», — подытожила Вианна.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые МИЭМ ВШЭ предложили математическую модель, которая позволяет понять, как взаимодействие между сообществами влияет на их устойчивость. Работа основана на классической теории эволюционных игр и демонстрирует неожиданный эффект: даже небольшое информационное воздействие одного сообщества на другое может привести к тому, что одно из них сохранит внешнюю стабильность, а в другом начнутся хаотические изменения на уровне отдельных участников.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии