Бурый древесный змей считается одним из наиболее известных инвазивных видов в мире. Этот вид, происходящий из Австралии и южной части Тихого океана, предположительно был завезён на остров Гуам после Второй мировой войны, вероятно, на борту военных транспортных самолётов. Появление бурого древесного змея на Гуаме привело к исчезновению многих местных видов лесных птиц и ежегодно вызывает сотни отключений электроэнергии, поскольку змеи забираются на опоры и оборудование. В некоторых районах численность змей достигала 30 000 особей на квадратную милю.

Генетическое разнообразие и адаптация

Долгое время биологи пытались понять, как популяция бурого древесного змея на Гуаме, возникшая из небольшого числа особей, смогла так быстро распространиться. Обычно ограниченное генетическое разнообразие приводит к снижению адаптивных способностей и уменьшает вероятность быстрого роста популяции из-за инбридинга.

Недавнее исследование, проведённое с использованием современных методов длинного чтения ДНК, выявило у бурых древесных змей значительно большее генетическое разнообразие, чем предполагалось ранее. Учёные обнаружили тысячи структурных вариантов в геноме змей, включая дублирование, удаление и перестройку сегментов ДНК. Многие из этих изменений были сосредоточены в генах, связанных с иммунитетом и обонянием.

Значение структурных вариантов

Большая часть знаний о генетическом разнообразии ранее основывалась на изучении изменений отдельных пар оснований ДНК. Ранние методы секвенирования были эффективны для выявления небольших изменений, но не позволяли обнаруживать крупные различия, затрагивающие длинные участки ДНК. Современные технологии длинного чтения позволяют исследовать более крупные и непрерывные участки генома, выявляя структурные варианты, которые изменяют геном в восемь раз больше, чем точечные мутации.

В ходе анализа образцов было обнаружено более 19 000 структурных вариантов, что свидетельствует о значительном генетическом разнообразии. Эти варианты особенно часто встречались в генах, отвечающих за иммунную функцию и обоняние. Бурые древесные змеи активно используют обоняние для ориентации и поиска пищи, собирая химические сигналы из воздуха с помощью раздвоенного языка.

Поведенческие особенности и эволюция

Необычное разнообразие в обонятельных генах может объяснять некоторые поведенческие особенности змей. В родном ареале бурые древесные змеи известны как хищники других змей, однако на Гуаме случаи каннибализма редки. Усиленное обоняние может позволять змеям распознавать друг друга как родственников, особенно при высоком уровне инбридинга, что снижает вероятность каннибализма.

Учёные пока не установили, появились ли структурные варианты до появления змей на Гуаме или возникли уже после начала инвазии. Обычно крупные геномные изменения накапливаются на протяжении многих поколений, однако некоторые исследования показывают, что узкие генетические "бутылочные горлышки" могут ускорять развитие структурных вариантов.

Последствия для борьбы с инвазивными видами

Обнаруженное генетическое разнообразие может затруднить усилия по контролю популяции бурого древесного змея на Гуаме, поскольку высокая генетическая гибкость делает этот вид более устойчивым. В то же время результаты исследования дают надежду для исчезающих видов с малыми или инбредными популяциями, поскольку скрытые источники генетического разнообразия могут способствовать их адаптации к окружающей среде.

Для точного определения времени появления структурных изменений потребуется сравнение с популяциями бурого древесного змея из их родного ареала.