Байкальская нерпа – единственный пресноводный тюлень в мире. С мая по декабрь 2021 года Институт проблем экологии и эволюции имени Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) и при Евроген Лаб проводили генетическое исследование биоматериала. Это исследование стало первой попыткой расшифровать и сравнить ДНК байкальского тюленя и проанализировать его генетический код. Генетический анализ является частью комплексного проекта изучения благополучия популяции эндемика, которое организовал Фонд «Озеро Байкал». На сегодняшний день все данные обработаны, и мы готовы поделиться с вами результатами исследования.
В силу того, что байкальская нерпа — это уникальный вид, который встречается только на Байкале и нигде больше, мы не можем допустить его исчезновения, и, следовательно, необходимо проводить постоянный мониторинг, отслеживать численность и здоровье популяции.
Одним из направлений изучения состояния популяции является генетический анализ. Генетический анализ популяций – крайне важный аспект при изучении, мониторинге и разработке мер охраны или эксплуатации редких и узкоареальных, эндемичных видов. Получаемые при популяционно-генетическом анализе данные позволяют делать заключения об общем генетическом разнообразии вида на исследуемой территории (что является косвенным показателем состояния и адаптивных возможностей популяции), о степени инбредности популяции, о подразделенности населения вида на отдельные, размножающиеся внутри себя, популяции или субпопуляции. Для каждой из таких субпопуляций в зависимости от свойственного ей уровня разнообразия и инбредности может требоваться разработка отдельных мер мониторинга и охраны. Например, близкий родственник байкальской нерпы – сайменская нерпа, тюлень, обитающий в озере Саймаа в Финляндии, численность популяции которого в настоящее время составляет всего несколько сотен особей. Сокращение численности особей сайменской нерпы привело к значительному снижению генетического разнообразия этого вида и образованию в разных частях озера обособленных группировок, за пределы которых не выходит размножение ее представителей. Такая ситуация требует дополнительного внимания при организации мер охраны.
Генетическая структура и уровень разнообразия в популяции байкальской нерпы до настоящего времени были неизвестны. Единственная работа, в которой генетическая характеристика была получена не для одиночных животных этого вида, а для серии образцов (Sasaki et al., 2003), была основана на иной, чем используемые в настоящее время, методике (анализ соотношения анонимных рестрикционных фрагментов мтДНК как единственного маркера), что не позволяет использовать полученные данные для сравнительного анализа. Кроме того, такое исследование не предполагало оценки пространственной структуры популяции. Таким образом, наше исследование было призвано восполнить пробел в научных знаниях об уровне генетического разнообразия байкальской нерпы как показателя общего благополучия популяции, и определить структуру популяции, то есть выяснить, есть ли у байкальской нерпы обособленные устойчивые пространственные группировки.
Определив цель проведения исследования и его актуальность, нам было важно использовать биоматериал байкальской нерпы, который получен неинвазивным путем (т. е. способами, которые не наносят никакого вреда животному). В связи с этим мы тщательно подошли к отбору проб: биоматериал для проведения генетических исследований был отобран заранее, в ходе экспедиций ИПЭЭ РАН на остров Тонкий архипелага Ушканьи острова летом 2019 и 2020 года, организованных при поддержке Фонда «Озеро Байкал». Летом 2019 года образцы отбирались неинвазивными способами у живых нерп, отловленных для установки спутниковых передатчиков (7 проб крови, 21 пробы шерсти), а летом 2020 года пробы отбирались у найденных на берегу животных, павших от неизвестных причин (42 фрагмента мышечной, кожной или соединительной ткани).
В результате проведенного генетического исследования мы выяснили, что в летний период на Ушканьи острова приплывает байкальская нерпа одной генетической группы. Однако еще предстоит узнать, является ли эта группа единственной, общей для всего Байкала, или существуют другие локальные группировки со своими генетическими отличиями. Для выяснения этого в будущем необходимо включить в исследования образцы, собранные в различные сезоны и в разных районах Байкала. Это необходимо для того, чтобы сделать выводы, которые можно было бы распространить на весь вид.
В рамках первого генетического исследования байкальской нерпы мы разработали набор генетических маркеров, оптимальный для проведения генетических исследований этого тюленя, в том числе при использовании образцов, полученных неинвазивным путем, который не требует убийства животных. Теперь полученные значения могут быть (и будут) сравнены с известными значениями аналогичных показателей, определенными для других видов тюленей, как находящихся под угрозой исчезновения (например, сайменская и балтийская кольчатые нерпы), так и благополучных (например, кольчатая нерпа из морей Арктики). Такая сравнительная оценка позволит оценить положение байкальской нерпы на этой шкале.
Нами выявлен интересный факт: образцы животных, найденные мертвыми, характеризовались меньшим средним числом аллелей локуса DQB на особь. Возможно, что у байкальской нерпы пониженное индивидуальное разнообразие по этому локусу приводит к меньшей устойчивости особей к воздействию тех или иных неблагоприятных внешних факторов. При этом число аллелей локуса DQB (одного из генов, отвечающих за иммунитет организма), отмеченных у байкальской нерпы, в целом (11), значительно выше, чем было отмечено для серого тюленя (5 аллелей) и моржа (5 аллелей). Связано ли это со спецификой набора патогенных организмов в пресноводном озере Байкал или с какими-то другими факторами, станет известно при дальнейшем анализе.
Полученные результаты будут использованы для продолжения генетических исследований байкальской нерпы и углубления имеющихся знаний. На основе новых данных будут вырабатываться меры охраны байкальской нерпы, чтобы избежать критического снижения численности уникального животного и сохранить вид для будущих поколений.
Мы благодарим всех наших друзей и единомышленников, которые поддержали это исследование. Общий бюджет проекта по генетическим исследованиям байкальской нерпы составил 1 311 088 рублей, из них 462 210 рублей было получено от Раффайзенбанк через платформу «Код Добра», 333 897 рублей было собрано на фандрайзинговой ярмарке в частной школе «Wunderpark», 296 467 рублей было собрано нашими сторонниками на платформе «Нужна помощь», и 218 514 рублей составило пожертвование от Фонда «Мир Вокруг Тебя».
Проект по генетическому изучению такого вида, как байкальская нерпа, был реализован в рамках Программы исследования байкальской нерпы, утвержденной на период 2020–2025 гг. Программа была разработана учеными из Института проблем экологии и эволюции РАН при поддержке Фонда «Озеро Байкал». Ранее в рамках Программы были проведены несколько сложных и важных исследований: вирусологических, токсикологических, серологических и гормональных. Мы продолжаем следить за состоянием популяции байкальской нерпы и заботиться о ее благополучии. Спасибо за ваш вклад в сохранение уникального животного!
Подробнее ознакомиться с научным отчетом о проведенных генетических исследованиях байкальской нерпы вы можете здесь.
Фото: Мария Соловьева