Sessiz Bir Kitlesel Yok Oluşun Ortasında Mıyız?

The Scientist Magazine®

OLUMSUZLUK22 Eylül’de bugün yayınlanan bir analize göre, gezegenin en savunmasız türlerinin genetik çeşitliliğinin beşte biri çoktan kaybolmuş olabilir. Bilim bulur. Doğruysa, birçok türün, Birleşmiş Milletler Çevre Programının bir parçası olan Biyolojik Çeşitlilik Sözleşmesi (CBD) tarafından geçen yıl önerilen koruma eşiğinin altında olduğu anlamına gelir.

Kayıp genetik çeşitliliğin hesaplanması

Moisés Expósito-Alonso, geçen yıl California, Menlo Park’taki arka bahçesinde, birleşik biyoçeşitlilik teorisi üzerine bir monografi okuyordu – “yapılması gereken bir tür inek şey” diyor – aklına bir fikir geldiğinde. Biyoçeşitlilik ile ilgili kavramları görmeye devam etti ve bu kavramların belirli bir türün genetik çeşitliliği ile de ilgili olması gerektiğini fark etti.

Stanford Üniversitesi’nde evrimsel bir genetikçi ve ekolojist olan Expósito-Alonso, özellikle bir denklemin dikkatini çektiğini söylüyor: tür-alan ilişkisi (SAR), habitat alanı genişledikçe tür düzeyinde biyoçeşitliliğin daha da zenginleştiğini tahmin eden bir fonksiyon. Esasen, “ekosistemleri keşfettiğinizde, sürekli olarak daha fazla tür buluyorsunuz çünkü farklı türlerin adapte olduğu daha küçük nişler buluyorsunuz” diyor. Ve insanlar ekosistemleri kendi amaçlarımız için giderek daha fazla parçaladığından, SAR bunun tersinin de doğru olduğunu savunuyor – küçülen habitat alanları türlerin biyolojik çeşitliliğini azaltıyor. Expósito-Alonso; bu yüzden, habitat kaybının genetik çeşitliliği nasıl azalttığını benzer şekilde tahmin edebilecek bir genetik çeşitlilik eşdeğerinin var olup olmadığını merak etmeye başladı.

Gözlenebilen türlerin yok oluşlarının aksine, genetik çeşitlilik kaybını tespit etmek çok daha zordur. “Gözlerimiz için görünmez bir yok oluş gibi hissediyorum, ancak muhtemelen gerçekleşen en büyük yok oluşlardan biri” diyor. Ve şu ana kadar Expósito-Alonso’nun hak ettiğini söylediği ilgiyi görmedi.

Gözlerimize görünmez bir yok oluş gibi geliyor ama muhtemelen gerçekleşen en büyük yok oluşlardan biri.

—Moisés Expósito-Alonso, Stanford Üniversitesi

Yine de, biraz aldı. Yine geçen yıl, CBD, Dünyadaki her tür için genetik çeşitliliğin yüzde 90’ını koruma hedefini öneren bir biyolojik çeşitlilik çerçevesi taslağı yayınladı. “Ancak, mevcut tahminlerin ne olduğunu vermediler. [are] ne de bunu nasıl izleyeceğiz, çünkü çoğu tür için genomumuz yok,” diyor Expósito-Alonso, “Peki bunu nasıl izleriz?”

Bu soru, Expósito-Alonso ve meslektaşlarını, ne kadar uygun habitatın kaybolduğuna bağlı olarak küresel genetik çeşitlilikteki değişiklikleri tahmin etmek için bir metodoloji geliştirmeye yöneltti. Sonuçlar, genetik çeşitlilik için SAR’a benzer bir ilişkinin var olduğunu göstermektedir. Araştırmacılar, jeo-uzamsal genetik çeşitliliği değerlendirmek için bir manzara boyunca genetik mutasyonların sıklığını ölçerek, mutasyonlar-alan ilişkisi (MAR) olarak adlandırdıkları şeyi tanımlarlar. Yeni tekniği, insanların kentsel veya mahsul kullanımı için Dünya’nın arazi alanının yüzde 34 ila 50’sini dönüştürdüğüne dair önceki tahminlerle birleştiren teknik, habitat tahribatının küresel genetik çeşitliliğin yüzde 10 ila 16’sının kaybını tetikleyebileceğini öne sürüyor.

Araştırmaya dahil olmayan İsviçre Federal Araştırma Enstitüsü’nde koruma biyoloğu olan Deborah Leigh, “Genetik çeşitliliğin izlenmesi ve korunması, büyük ölçüde genetik verilerin üretilmesi çok zor olduğu için eksik olan bir şey” diyor. “Ve bu sorunun üstesinden gelmek için bunun çok yenilikçi ve ilginç bir yaklaşım olduğunu düşündüm.”

Habitat kaybı genetik çeşitliliği nasıl etkiler?

Expósito-Alonso arka bahçesini açığa çıkardığında, yeni çalışma üzerinde çalışmaya başlamadan önce, olası bir mutasyon-alan ilişkisi fikrini kendine sakladı çünkü bunun gerçekleşeceğinden emin değildi. “Doğa dağınıktır” diyor ve veriler her zaman beklenen eğilimlere uymuyor. Hipotezini önce balkabağı teresi üzerinde test etti (Arabidopsis thaliana), buna “bitkilerin fare modeli” adını verir, çünkü tüm genomunu dizileyen ilk bitkidir ve biyolojik araştırmalarda yaygın olarak kullanılır. kullanmanın bir diğer avantajı Arabidopsis Genomlar, belirli konumlara bağlı olmalarıdır, diyor, mutasyonların uzamsal olarak izlenmesine izin veriyor.

Bkz. “Mutasyonlardan Korunan Temel Genler”

Genetik çeşitlilik Arabidopsis thaliana rozetin hayatta kalmasında farklılıklar yaratır.

Moisés Exposito-Alonso

Expósito-Alonso’nun önsezisi doğrulandı: Bitkinin menzili boyunca farklı büyüklükteki bölgelerde meydana gelen mutasyonların sıklığının çizilmesi, SAR’a benzer bir eğilimi ortaya çıkardı. “[T]Expósito-Alonso, türler için daha fazla yaşam alanı sağladıkça genetik çeşitliliğin arttığı bu mutasyonlar-alan ilişkisi. “Ve tam tersi – doğal yaşam alanlarına girdikçe ve sahip oldukları alanı azalttıkça azalıyor.” SAR’da olduğu gibi, MAR bir güç fonksiyonudur, yani daha geniş arazi alanları ile mutasyonların sayısı katlanarak artar.

Expósito-Alonso, ancak diğer birkaç türde benzer eğilimleri gördükten sonra, sonunda yeni olan şey üzerinde işbirliği yapmaya davet etti. Bilim kağıt, diyor. Hepsi söylendi, araştırmacılar MAR’ı 1.000 kullanarak gösterdiler. Arabidopsis böcekler, bitkiler, memeliler ve kuşlar da dahil olmak üzere jeo-uzaysal genomik verilerin bulunduğu diğer 19 türün genomları. Expósito-Alonso’nun hipotezine göre, her tür için hesaplanan MAR’daki üsler, uzaydaki hareketliliklerine bağlıdır: Daha hızlı hareket eden organizmalar DNA’larını daha uzağa yayabilirken, yavaş hareket edenler genlerini çok geniş alanlara yaymazlar. Ekip, bu 20 MAR değerini temsili bir küresel MAR geliştirmek için kullandı ve bu, dünya çapındaki genetik çeşitlilikte yüzde 10 ila 16’lık kayıp tahminleriyle sonuçlandı.

Leigh, küresel MAR hesaplamasının daha önceki genetik çeşitlilik kaybı tahminleriyle uyumlu olmasını “oldukça çarpıcı” bulduğunu söyleyerek, zaman içinde genetik verilerdeki değişiklikleri analiz eden kendi çalışmasının, genetik çeşitliliğin ortalama olarak 91 türde yüzde altı azaldığını bulduğunu da sözlerine ekledi. 27 nesil.

Araştırmacılar daha sonra, Uluslararası Doğayı Koruma Birliği’nin (IUCN’ler) tehdit altındaki türlerin Kırmızı Listesi tarafından tanımlanan koruma tehdidi düzeyine göre genetik çeşitlilik kayıplarının nasıl değiştiğini değerlendirdi. MAR yaklaşımını kullanarak, hassas olarak sınıflandırılan ve habitat alanlarının yaklaşık yüzde 30’unu kaybettiği tahmin edilen türlerin, genetik çeşitliliklerinin yüzde 9’undan fazlasını kaybetmiş olabileceğini buldular. IUCN’nin Kırmızı Listesi tarafından tehlike altında olarak sınıflandırılan ve geriye kalan coğrafi aralıkların tarihi değerlerinin yarısından az olduğu tahmin edilen türler, genetik çeşitliliklerinin yüzde 16’sını veya daha fazlasını kaybetmiş olabilir. İlişki, tehdit altında olarak sınıflandırılmayan türlerin bile, habitatları küçüldükçe genetik çeşitlilik kayıpları yaşayabileceğini tahmin ediyor.

Bkz. “Altıncı Bir Kitlesel Yok Oluşun Ortasında mıyız?”

Leigh, bunun “önemli bir sonuç olduğunu çünkü IUCN küresel kırmızı listesinin şu anda genetik bilgiyi . . . listeleme kararları.” Bununla birlikte, ne kendi zamana dayalı çalışmasının ne de heterozigotluk değerlerini (genomun belirli bir noktasındaki genetik çeşitliliğin bir ölçümü) kullanarak genetik çeşitlilik kayıplarını araştıran önceki başka bir çalışmanın, IUCN tehdit seviyeleri ile bir ilişki tespit etmediğini belirtiyor. çalışmalar arasındaki metodoloji farklılıklarına kadar.

Leigh, MAR için “Bunun araç kutusundaki yeni bir araç olduğunu düşünüyorum” diyor. “Bütün bu farklı yaklaşımların uyumlu bir şekilde çalışması ve genel olarak genetik izleme ve korumayı gerçekten iyileştirmeye başlamak için ne gibi farklılıklar gösterdiklerini görmemiz gerektiğini düşünüyorum.”

Genetik çeşitliliğin izlenmesi ve korunması, büyük ölçüde genetik verilerin üretilmesinin çok zor olması nedeniyle eksik olan bir şeydir.

—Deborah Leigh, İsviçre Federal Araştırma Enstitüsü

Ayrıca Leigh, çalışmasının bu araştırmada tanımlanana benzer bir eğilim gösterdiğini söylüyor: Tehdit altında veya tehlike altında sayılmayan türler bile genetik çeşitlilikte düşüşler sergiliyor. Leigh, bunun bu çalışmanın bir başka önemli bulgusu olduğunu söylüyor çünkü bu, geniş popülasyon düşüşlerinden geçen küçük popülasyonlardaki türlerden izole edilmediğini gösteriyor. Ve bu çok önemli çünkü bu, bilim camiasında oldukça yaygın bir yanılgı.”

Ne kadar genetik çeşitlilik kaybı çok fazla?

Exposito-Alonso, bu çalışmanın başlangıç ​​aşamasında olduğunu söylüyor. Şu anda, MAR yaklaşımının kullanılması, kısmen çok az tür dahil edildiğinden, geniş güven aralıkları ve geniş hata marjları ile sonuçlanmaktadır. Genetik çeşitlilik kaybını izlemenin en iyi yolunun, tek tek türlerin popülasyonlarındaki genomları okumak ve zaman içinde nasıl değiştiklerini izlemek olduğunu söylüyor. “Ancak bu, genomlarına sahip olmasanız bile türlerde kullanılabilecek yararlı bir zarf arkası hesaplamadır, çünkü alana dayalıdır” diyor. “İşte bu yüzden Birleşmiş Milletler için küresel bir tahmin almayı faydalı kılıyor.&rdquo

McGill Üniversitesi’nde çalışmaya dahil olmayan bir moleküler ekolojist olan Katie Millette, bu çalışmayı “çığır açan” olarak nitelendiriyor ve araştırmacıların işlevsel mutasyonlar (bazı faydalar sağlayanlar) ile diğerleri arasında ayrım yapabilmeleri olduğunu söylüyor. Genetik çeşitlilik kayıplarının fonksiyonel mutasyonlarda nötr olanlara göre daha yavaş gerçekleşmesi gerçeği, “bu ilişkinin tür alanıyla doğru olup olmadığı sorusunu akla getiriyor. . . ne tür bir genetik çeşitliliği korumalıyız ya da sürdürmeye çalışmalıyız?”

Expósito-Alonso, bu işlevsel ayrımları araştırmak için yalnızca yeterli veri olduğunu açıklıyor. Arabidopsisve onun pozisyonu, bilim adamları genetik hakkında daha fazla şey öğrenene kadar, tüm genetik çeşitliliği korumamız gerektiğidir, çünkü tanım gereği, bunu yapmak fonksiyonel mutasyonları yakalayacaktır.

Millette ayrıca, biyolojik çeşitlilik verilerini dünya çapında paylaşmayı amaçlayan ve bilimsel bilgilerin CBD’ye iletilmesine yardımcı olan çeşitli ülkeler ve kurumlar arasında bir ortaklık olan GEO BON için de çalışıyor. Araştırma sonuçlarının, CBD’nin önerilen biyoçeşitlilik çerçevesini yürütmeyi kabul eden ülkeler ve taraflar için büyük bir zorluk oluşturduğunu söylüyor, çünkü “Kırmızı Listedeki son derece savunmasız veya nesli tükenmekte olan bazı türler için zaten kayıp bir neden. “diyor. “Muhtemelen çoktan kaybettiler [the] Korumaları gereken yüzde 10 genetik çeşitlilik.”

Bkz. “Conservation Group IUCN’de Çıkar Çatışmaları: Soruşturma”

Expósito-Alonso, CBD’nin bazı türler için hedefine ulaşmak için çok geç olabileceğini kabul ediyor. “Sanırım savunmasız ve nesli tükenmekte olan türler için, onu geçmiş olmamız çok muhtemel.” Bir türün ne kadar genetik çeşitlilik kaybına tahammül edebileceği bilinmiyor, ancak bunu, ekosistemlerin ani çöküşünü tanımlamak için kullanılan, köklü bir “perçin patlaması” metaforuna benzetiyor. “Bir uçaktan birkaç perçin çıkarsa, uçak yine de uçar. Uçağın düşmesi için ne kadar kaybetmeniz gerektiğini gerçekten bilmiyorsunuz” ta ki bu gerçekleşene kadar.

Ancak Leigh, tehdit altındaki bazı türlerin BM’nin yüzde 90 koruma hedefi için geri dönüşü olmayan noktayı çoktan geçtiğine ikna olmadığını söylüyor. Çalışmanın temel sonuçlarına katılıyor olsa da, “Bu ifadeye bütünüyle katıldığımdan emin değilim. Ama duyguya katılıyorum. . . Genetik çeşitliliği korumamız ve politika temelli daha güçlü korumayı savunmamız gerektiğine inanıyoruz.”

Millette, CBD çerçevesinin nihai diline ilişkin müzakerelerin devam ettiğini ve Aralık ayında yapılacak bir toplantıda sonuçlandırılacağını söyledi. Expósito-Alonso, sonuçlarını tartışmalara dahil edeceklerini umarak GEO BON’a gönderdi.

Expósito-Alonso, öyle olsun ya da olmasın, daha fazla tür hakkında daha fazla veri toplamak, bu ilk çalışmadan elde edilen kayıp tahminlerini iyileştirmeye yardımcı olacak, diyor. Daha iyi tahminler, yüzde 90’lık genel ölçüte güvenmek yerine, daha fazla “perçin”in patlamasını önlemek ve türlerin gelişmeye devam etmesine izin vermek amacıyla genetik çeşitliliği korumak için kanıta dayalı hedefler geliştirmeye yardımcı olacaktır.