Ученые раскрыли генетическую загадку звездчатых скатов: почему размер имеет значение?
Звездчатый скат (Amblyraja radiata)
Источник: Kristen Grace / Florida Museum of Natural History
В водах Северной Атлантики обитают звездчатые колючие скаты (Amblyraja radiata) — хрящевые рыбы, чьи размеры десятилетиями ставили ученых в тупик. Почему у восточного побережья Северной Америки встречаются две формы скатов — крупные (до 105 см) и мелкие (до 72 см), тогда как в арктических и европейских водах все особи одинаково большие? Ответ нашли международные исследователи из Флоридского музея естественной истории, США, Франции и Норвегии. Их открытие, опубликованное в Nature Communications, не только объясняет аномалию, но и может помочь спасти исчезающую популяцию.
Тайна двух размеров
Звездчатые скаты — важный элемент экосистемы Северной Атлантики, но их североамериканская популяция стремительно сокращается, несмотря на запрет на вылов с 2003 года. Ученые подозревали, что причина кроется в биологических особенностях вида. Оказалось, что у скатов у берегов США и Канады существует два «типа»:
Крупные особи достигают половой зрелости за 11 лет;
Мелкие — всего за 6 лет.
При этом в Европе и за Полярным кругом все скаты крупные, а их созревание занимает около 8–10 лет. Почему же у Северной Америки сохранились обе формы?
Генетическая инверсия как ключ к разгадке
Ученые полностью расшифровали геномы скатов и обнаружили, что у крупных особей присутствует хромосомная инверсия — участок ДНК, перевернутый на 180 градусов. Эта перестройка, хотя и встречается у многих видов (включая человека), впервые оказалась связана с такими радикальными различиями в размерах и скорости развития внутри одного вида.
«Инверсия не меняет последовательность генов, но влияет на их активность. Вероятно, она замедляет рост, продлевая период созревания», — предполагают авторы исследования.
Источник: Kristen Grace / Florida Museum of Natural History
Последствия для сохранения вида
Теперь ученые могут отличать мелких взрослых скатов от молодых крупных, что раньше было почти невозможно. Это критически важно для точного мониторинга популяции. Становится ясно, почему запрет на вылов не работает: медленно созревающие крупные скаты просто не успевают восстановить численность, а мелкие, возможно, более уязвимы к другим угрозам, например, изменению климата.
Интересный факт: Острорылые скаты (Dipturus laevis), чей вылов также запретили в 2003 году, уже начали восстанавливаться. Это указывает, что проблемы звездчатых скатов связаны именно с их уникальной биологией.
Что дальше?
Исследователи планируют изучить, как инверсия влияет на экспрессию генов, и выяснить, почему североамериканская популяция сохранила оба варианта, тогда как в других регионах остался только крупный. Это поможет разработать целевые меры защиты, например, создать отдельные квоты для разных форм или усилить борьбу с незаконным промыслом.
«Теперь у нас есть инструмент, чтобы понять, почему эти скаты исчезают. Возможно, мы обнаружим, что мелкая форма эволюционно менее приспособлена к текущим изменениям», — отмечают ученые.
Таким образом, генетическая загадка звездчатых скатов не только приоткрыла дверь в их эволюционное прошлое, но и дала надежду на спасение вида, который уже миллионы лет скользит в глубинах Атлантики.
