Nowa praca potwierdza sześć podgatunków tygrysa

Jedną ze strategii ratowania tygrysa jest uznawanie podgatunków, które są populacjami gatunków wyraźnie różniącymi się, albo genetycznie (zazwyczaj przez badanie sekwencji DNA), albo morfologicznie (różnice morfologiczne, oczywiście, często odzwierciedlają różnice genetyczne). Podgatunki nazywano kiedyś „rasami” i nadal niektórzy tak je nazywają, ale słowo „rasa” ma obecnie niemiły posmak z powodu niewłaściwego stosowania go do naszego gatunku.  

Strategia mianowania podgatunków jest dwutorowa, z jednym torem naukowym, a drugim politycznym. Naukową przesłanką jest, że ponieważ populacje różnią się genetycznie, ratowanie różnych populacji, które są genetycznie inne, jest sposobem ochrony ogólnej genetycznej różnorodności gatunku. Dlaczego? To nie jest całkiem jasne, ale podanymi powodami są umożliwienie gatunkowi na umocnienie się, jeśli populacje wymrą z powodu chowu wsobnego (utraty różnorodności genetycznej), ochrona populacji, która wygląda inaczej i uratowanie rzadkich alleli, które mogą okazać się adaptacyjne przy zmianie środowiska. Uważam tę strategię za nieprzemyślaną z powodów, jakie wyłożę poniżej.  

Polityczną przyczyną jest po prostu to, że niektóre prawa ochrony przyrody, jak amerykański Endangered Species Act z 1973 r., pozwala na zaliczenie populacji do zagrożonych, jeśli nie cały gatunek, ale tylko podgatunek jest w niebezpieczeństwie: genetycznie inna populacja. Jeśli więc chcesz chronić gatunek, jednym ze sposobów jest ratowanie jednego z jego podgatunków, niezależnie od genetycznych powodów podanych powyżej. Wystarczy, że populacja jest określona jako podgatunek, ponieważ różni się genetycznie od innych populacji, a tego podgatunku nie wolno tknąć. Jak bardzo musi różnić się populacja, by została uznana za podgatunek, jest przedmiotem dyskusji i sporów biologów.    

Użycie kategorii ”podgatunku” daje więc obrońcom przyrody możliwość ratowania gatunku przez ratowanie jego populacji, nawet jeśli genetyczny powód podpierający to jest słaby. Ponieważ jednak większość obrońców przyrody i wielu biologów, włącznie ze mną, uważa ratowanie gatunków za rzeczywiste dobro niezależnie do genetycznego zróżnicowania, możemy użyć przepisu o „genetycznych różnicach” jako sposobu zrobienia tego, co naprawdę chcemy zrobić: uratować gatunek jako całość niezależnie od tego, jak genetycznie różne są jego populacje. A to z pewnością dotyczy znikającego gatunku tygrysa.

Innymi słowy, w interesie kochających gatunki biologów leży znalezienie tylu podgatunków, ile to możliwe, jako sposób na ratowanie gatunku, niezależnie od tego, czy zgadzamy się z argumentem o „ratowaniu różnorodności genetycznej”. (Jak powiedziałem, niezbyt popieram ten argument.) Tak więc, można używać nawet nieznacznych różnic genetycznych, może tak małych jak jeden gen powodujący, na przykład, zmianę ubarwienia – lub nawet diagnostyczną różnicę w sekwencji DNA o nieznanej funkcji – jako sposób na określenie populacji jako podgatunek i uratowanie w ten sposób gatunku.

Niektórzy biolodzy istotnie uważają, że musimy chronić genetyczną różnorodność wewnątrz gatunku i czasami mogą mieć rację. Sądzę jednak, że częściej jest to taktyka, by umożliwić im robienie tego, co uważają za niezmiernie istotne: zapobiec zniszczeniu zagrożonego gatunku wszystkimi możliwymi sposobami.

Spieszę jednak dodać, że badanie różnic w populacjach jest interesujące samo w sobie. Na przykład, możemy dowiedzieć się, czy te populacje mogą być izolowane reprodukcyjnie (żadnej wymiany genów z powodu biologicznych różnic), a więc są prawdziwymi gatunkami, nie zaś podgatunkami. Albo też różnice genetyczne mogą dać nam jakieś pojęcie o historii gatunku i pokrewieństwie ewolucyjnym między populacjami. Albo też można identyfikować nielegalnych handlarzy dziką przyrodą przez przyjrzenie się DNA w materiale, który sprzedają.

Podniesienie liczby podgatunków tygrysa – lub raczej genetyczne potwierdzenie tradycyjnych podgatunków – pochodzi z nowego genetycznego badania tygrysów świata autorstwa Yue-Chen Liu i in., właśnie opublikowanego w „Current Biology” (artykuł tutaj, pdf tutaj). Jest także streszczenie tego badania w „New York Times”.

Divide and Preserve: Reclassifying Tigers to Help Save Them From Extinction

By RACHEL NUWER

October 25, 2018

Are there many subspecies of tiger, or only two? A correct accounting is the only way to preserve what is left of the animal’s genetic diversity, some scientists say.

Wnioski z artykułu:

• Tygrysy są genetycznie zubożałe, prawdopodobnie z powodu zmniejszenia liczby gatunków do około 50 tysięcy podczas plejstoceńskiego zlodowacenia.  
• Niemniej sekwencjonowanie mitochondrialnego i jądrowego DNA tygrysów pokazuje, że istnieje genetyczne zróżnicowanie między populacjami oraz dobrze odgraniczone populacje (genetycznie, nie morfologicznie), odpowiadające już uznanym sześciu podgatunkom:  tygrys bengalski, tygrys amurski, tygrys południowochiński (użyto tylko jednego okazu), tygrys sumatrzański, tygrys indonezyjski i tygrys malajski.  

Tutaj jest filogeneza tygrysów w oparciu o 11600055 odmian autosomalnych, która pokazuje, że dzielą się schludnie na sześć grup odpowiadających różnym, już uznanym podgatunkom (kolory). Analiza mitochondrialna i chromosomu X daje podobną filogenezę.

Poniżej jest analiza skupień genomów tygrysa przy użyciu programu “ADMIXTURE”. Dane opierają się na niemal dwóch milionach wariantów na autosomach. Różne kolory oznaczają jednostki, które program może odróżnić przy założeniu różnej liczby skupień, z liczbami skupień ustalonymi na 4 do 6. Jak widzimy, przy założeniu 5 skupień otrzymujemy pięć podgatunków, a przy założeniu 6 skupień otrzymujemy sześć podgatunków. (To nie jest sztuczka, ale sposób rozpoznania hierarchicznie zróżnicowanych populacji.)

• Przepływ genów między populacjami istniał, ale był mały, odzwierciedlając fakt, że są izolowane geograficznie od dłuższego czasu. Nie są uważane za odrębne gatunki, ponieważ istnieje pewien przepływ genów i ponieważ hybrydy – przynajmniej w niewoli – powstają z łatwością i są płodne.
• Tych różnic nie dostrzega się tak łatwo przy użyciu morfologii, ponieważ podgatunki tygrysa na ogół nie posiadają diagnostycznych cech fizycznych, chociaż istnieją pewne przeciętne różnice wielkości, kształtu i ubarwienia (tutaj jest podsumowanie). To jest, nie można jednoznacznie umieścić indywidualnego tygrysa w jednym z sześciu podgatunków, używając samej morfologii, można jednak to zrobić używając tylko kilku genów.  
• Te odkrycia, choć potwierdzają tradycyjną klasyfikację, są sprzeczne z sugestiami niektórych biologów, że istnieją tylko dwa podgatunki tygrysa. Ci biolodzy mówią, że lepiej jest mieć tylko dwa podgatunki niż więcej, ponieważ uznanie jakichś bardzo nielicznych podgatunków, takich jak tygrys południowochiński, spowoduje, że „staną przed wymarciem”. (To mnie zdumiewa, chyba że ci badacze nie uważają, że powinniśmy starać się uratować tę populację.)   
• Pewne dane z DNA dają dowód na to, że różnice populacji powstały przez dobór naturalny (to pochodzi z wzoru różnic związanych z tymi regionami). Jak piszą autorzy: “Zidentyfikowaliśmy wiele odcinków genomów, które są kandydatami na identyfikowanie adaptacyjnego rozejścia się podgatunków. Związany z rozmiarami ciała gen ADH7 wydaje się silnie podlegać selekcji u tygrysa sumatrzańskiego, być może w związku z adaptacją do tropikalnego Archipelagu Sundajskiego”.  

Genetyka potwierdza jednak populacje rozpoznane poprzednio przez przeciętną różnicę cech. Nie jest to nowe odkrycie, ale genetyczne zdiagnozowanie różnic – mówią autorzy – pomoże nam ochronić gatunek. Jak piszą w artykule (moje podkreślenie):

Ponieważ wiele strategii i posunięć dotyczących ochrony tygrysa, włącznie ze skoordynowanymi programami hodowli w niewoli i legislacją w kilku krajach gdzie występują tygrysy, opierają się na ”taksonomii podgatunków”, właściwy opis podgatunków jest niesłychanie ważny.

Przy pojęciu podgatunku przedstawionym powyżej genomowe sygnatury filogeograficznego podziału i dowody na długoterminowe ograniczenie przepływu genów oraz adaptacyjnego rozejścia się razem wzięte pozwalają nam na naświetlenie ewolucji tygrysa i na potwierdzenie sześciu filogeograficznych jednostek. Te odkrycia dostarczają najsilniejszego jak dotąd dowodu na odgraniczenie podgatunków tygrysa, z dowodami silniejszymi niż te, których używa się do definiowania podgatunków u niemal wszystkich kotowatych, o jakich informowano dotychczas. Te populacje odpowiadają dokładnie dużo wcześniej nazwanym geograficznym podgatunkom . . .

Zrozumienie historii biologicznej tygrysa z perspektywy genomowej dostarcza podstawy danych do uznania podgatunków, planowania strategii ochrony i organizowania działań. Naszym ogólnym celem jest odwrócenie trendu zmniejszania się gatunku przez maksymalizację wysiłków na rzecz zachowania genetycznej różnorodności, ewolucyjnej wyjątkowości i potencjału gatunku Panthera tigris.

Artykuł w ”New York Times” również kładzie nacisk na znaczenie ochrony tygrysa, podkreślane przez autorów badania.  Jak jednak pisałem powyżej, uznanie sześciu podgatunków zamiast dwóch jest ważne głównie dlatego, że daje biologom prawne narzędzie do ratowania tygrysów ogólnie. Genetyczne różnice między populacjami, choć tak diagnostyczne, same w sobie nie są moim zdaniem wystarczającym powodem, by ratować wszystkie populacje. Wystarczającym powodem do ratowania populacji, choć nie poruszy to rządów i praw, jest po prostu to, że musimy uratować tak wiele populacji tygrysów, jak możemy, bo dodają one wartości naszemu światu, bo były tutaj przed nami i nie mamy żadnego prawa na wyniszczenie ich dla naszych egoistycznych potrzeb. Mimo ich srogości tygrysy nie mogą walczyć z ludzką cywilizacją. Większość kochających przyrodę biologów chce każdego sposobu na ratowanie tygrysów, a genetyka (taka jest moja opinia) daje im pretekst – ale nie daje dobrego powodu populacyjno-genetycznego. Każda populacja tygrysów z pewnością zawiera wystarczająco dużo zmienności genetycznej, by odrodzić wszystkie inne populacje, niezależnie od tego, czy ta odmiana jest częsta, czy rzadka. I, oczywiście, powstają nowe mutacje.

Oto co mówi jeden z autorów w artykule w ”New York Times”:

System zaproponowany niedawno przez kilku naukowców, według którego tygrysy byłyby zaklasyfikowane jako dwa podgatunki, zaszkodziłoby tygrysom bardziej, niż by im wyszło na korzyść, powiedziała Shu-Jin Luo, genetyk z uniwersytetu w Pekinie, która kierowała tym badaniem. Zachowanie tego, co pozostało z genetycznej różnorodności tygrysów, będzie wymagało zapewnienia, że bierze się pod uwagę wszystkie pozostałe podgatunki.  

“Jeśli myślicie, że wszystkie tygrysy są genetycznie homogeniczne, możecie powiedzieć, że jeśli tracicie tygrys amurskiego, nadal macie tygrysa bengalskiego – i to jest w porządku, bo są one bardzo podobne – powiedziała dr Luo. – Ale to nie jest w porządku, bo teraz wiemy, że tygrysy wcale nie są takie same”.

Nie, tygrysy nie są wszystkie takie same; różnią się przeciętnym wyglądem i sekwencjami DNA, a część tych różnic jest prawdopodobnie wynikiem geograficznie różniącego się doboru naturalnego. Co jednak zyskujemy przez uratowanie podgatunków z powodu ich różnic genetycznych? Czym właściwie są te różnice genetyczne, które próbujemy ochronić? Geny morfologii? Te różnice tkwią w każdym podgatunku, można więc odtworzyć wymarłą populację przez albo dobieranie odmian z innej populacji, albo przez przeniesienie członków istniejącej populacji na obszar populacji wymarłej, gdzie dobór naturalny z czasem stworzy nowy podgatunek (może on być inny niż ten wymarły). Czy próbujemy uratować odmiany, które mogą być adaptacyjne dla całego gatunku, umożliwiając mu na reagowanie na nowe naciski selekcyjne?  Jeśli tak, to te odmiany prawdopodobnie są ukryte w kilku populacjach, więc nie potrzeba zachowywać ich wszystkich. Czy próbujemy zapobiec chowowi wsobnemu? No cóż, nie ma żadnego dowodu na to, że wymieranie jest spowodowane chowem wsobnym w tym gatunku i uratowanie ich w ten sposób wymaga skrzyżowania członków różnych podgatunków, co wymazuje różnice, które właśnie próbujemy zachować.  

Nie mówię, że ponieważ powody ochrony genetycznej zmienności u tygrysów są słabe, nie powinniśmy starać się o ratowanie każdego podgatunku. Nie. Mówię, że pretekst różnic genetycznych jest sposobem dla niektórych biologów, zirytowanych prawnymi ograniczeniami, na próbę ratowania każdego członka gatunku, niezależnie od tego, ile jest podgatunków. Posiadanie sześciu podgatunków zamiast dwóch ułatwia uratowanie ich wszystkich, ale co byłoby, gdyby analiza genetyczna pokazała tylko dwa lub cztery wyraźne podgatunki? Czy ratowanie populacji tygrysów byłoby mniej palące? Wątpię, by zgodzili się z tym także działacze ochrony przyrody. A to pokazuje, że do ratowania zagrożonego gatunku używamy argumentów politycznych zamiast solidnych argumentów genetycznych.

Mówię tylko to: powinniśmy uratować wszystkie tygrysy, bo tygrysy są dobrem same w sobie. Jeśli musimy to robić przez uznawanie podgatunków, no cóż, skoro musimy, to musimy. Nie powinniśmy jednak udawać, że musimy ratować podgatunki dla „ochrony genetycznej zmienności tygrysa”. Ten argument jest bardzo słaby i uzależnia ochronę od subiektywnych kryteriów, takich jak częstotliwość różnic DNA, które mogą nawet nie odgrywać roli w adaptacji – ani teraz, ani w przyszłości. Sądzę, że przyszedł czas, by genetycy zajmujący się ochroną gatunków powiedzieli nam, jaki rodzaj różnic genetycznych chcą uratować i dlaczego. (Bardzo niewiele o tym napisano.) I przyszedł czas, by biolodzy przyznali, że dla wielu z nas ważna jest nie tyle ochrona genetycznych różnic, ile uratowanie każdego tygrysa. Sztuczka z podgatunkami jest jednym ze sposobów zrobienia tego, ale to nadal jest sztuczka.

Powinniśmy uratować wszystkie tygrysy, ponieważ ich liczba maleje, a są wspaniałe; ponieważ to:

Sposobem na uratowanie tygrysów nie jest ustalanie podgatunków, a potem używanie różnych planów do ochrony różnic genetycznych, ale uratowanie środowiska, w którym żyją tygrysy i powstrzymanie ludzi od polowania na nie.   

____________

Liu, Y.-C., X. Sun, C. Driscoll, D. G. Miquelle, X. Xu, P. Martelli, O. Uphyrkina, J. L. D. Smith, S. J. O’Brien, and S.-J. Luo. Genome-wide evolutionary analysis of natural history and adaptation in the world’s tigers. Current Biology, online. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.09.019

A new paper confirms six subspecies of tigers, promoting conservation of the species (with some comments on conservation genetics by Professor Ceiling Cat

Why Evolution Is True, 29 października 2018

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska