Mere end en tiendedel af verdens jordbaserede genetiske mangfoldighed kan allerede være tabt, siger undersøgelse

Klimaændringer og ødelæggelse af levesteder kan allerede have forårsaget tabet af mere end en tiendedel af verdens jordbaserede genetiske mangfoldighed, ifølge ny forskning ledet af Carnegies Moises Exposito-Alonso og offentliggjort i Science . Det betyder, at det måske allerede er for sent at opfylde FN's foreslåede mål, annonceret sidste år, om at beskytte 90 procent af den genetiske mangfoldighed for hver art inden 2030, og at vi skal handle hurtigt for at forhindre yderligere tab.

Adskillige hundrede arter af dyr og planter er uddøde i den industrialiserede tidsalder, og menneskelig aktivitet har påvirket eller krympet halvdelen af ​​Jordens økosystemer, hvilket har påvirket millioner af arter. Det delvise tab af geografisk udbredelse mindsker populationsstørrelsen og kan geografisk forhindre populationer af samme art i at interagere med hinanden. Dette har alvorlige konsekvenser for et dyrs eller plantes genetiske rigdom og deres evne til at møde de kommende udfordringer med klimaændringer.

"Når du fjerner eller fundamentalt ændrer dele af en arts habitat, begrænser du den tilgængelige genetiske rigdom for at hjælpe disse planter og dyr med at tilpasse sig skiftende forhold," forklarede Exposito-Alonso, som har en af ​​Carnegies prestigefyldte stillinger som Staff Associate - som anerkender tidlig karriere excellence – og er også assisterende professor ved Stanford University.

Indtil for nylig er denne vigtige komponent blevet overset, når man sætter mål for bevarelse af biodiversiteten, men uden en mangfoldig pulje af naturlige genetiske mutationer at trække på, vil arter være begrænset i deres evne til at overleve ændringer i deres geografiske udbredelse.

I populærkulturen formidler mutationer superkræfter, der trodser fysikkens love. Men i virkeligheden repræsenterer mutationer små, tilfældige naturlige variationer i den genetiske kode, der positivt eller negativt kan påvirke en individuel organismes evne til at overleve og reproducere, og videregive de positive egenskaber til fremtidige generationer.

"Som et resultat, jo større pulje af mutationer, som en art er i stand til at trække på, jo større er chancerne for at støde på den heldige blanding, der vil hjælpe en art til at trives på trods af det pres, der skabes af tab af levesteder, såvel som skiftende temperatur og nedbørsmønstre," tilføjede Exposito-Alonso.

Han og hans samarbejdspartnere satte sig for at udvikle en populationsgenetik-baseret ramme til evaluering af rigdommen af ​​mutationer, der er tilgængelige for en art inden for et givet område.

De analyserede genomiske data for mere end 10.000 individuelle organismer på tværs af 20 forskellige arter for at påvise, at Jordens jordbaserede plante- og dyreliv allerede kunne være i meget større risiko på grund af tab af genetisk diversitet end tidligere antaget. Fordi den hastighed, hvormed genetisk diversitet genvindes, er meget langsommere end den, hvormed den går tabt, anser forskerne den for at være irreversibel.

"Det matematiske værktøj, som vi testede i 20 arter, kunne udvides til at lave omtrentlige bevaringsgenetiske fremskrivninger for yderligere arter, selvom vi ikke kender deres genomer," konkluderede Exposito-Alonso. "Jeg tror, ​​at vores resultater kunne bruges til at evaluere og spore de nye globale bæredygtighedsmål, men der er stadig meget usikkerhed. Vi er nødt til at gøre et bedre stykke arbejde med at overvåge populationer af arter og udvikle flere genetiske værktøjer."

"Moi tog en modig, kreativ tilgang til at undersøge et videnskabeligt spørgsmål, der er afgørende for politikere og naturbevaringsfolk til at forstå, hvis de ønsker at implementere strategier, der vil imødekomme de kommende udfordringer, vores verden står over for," sagde Margaret McFall-Ngai, direktør for Carnegies nyligt lancerede afdeling. i biosfærevidenskab og teknik. "Denne form for intellektuelt mod er illustrerende for Carnegie-modellen for at udføre out-side-of-the-box-videnskab og den slags arbejde, der er et kendetegn for vores prestigefyldte Staff Associate-program."

Forskerholdet omfattede medlemmer af Exposito-Alonsos laboratorium – Lucas Czech, Lauren Gillespie, Shannon Hateley, Laura Leventhal, Megan Ruffley, Sebastian Toro Arana og Erin Zeiss – samt samarbejdspartnere Tom Booker fra University of British Columbia; Christopher Kyriazis fra UCLA; Patricia Lang, Veronica Pagowski, Jeffrey Spence og Clemens Weiß fra Stanford University; og David Nogues-Bravo fra Københavns Universitet. + Udforsk yderligere

Global opvarmning kan mindske plantegenetiske variation i Centraleuropa