MFK_2014_osen_Globalnie_izmeneniya_7
.pdf
Между низкой численностью и накоплением мутаций имеется положительная обратная связь
Эта связь описывается выражением «мутационное таяние популяции»
(mutational meltdown)
N1
Низкая
Сильный
Больше
Ниже
выше
Воронка
снижаю
щейся
числ
енн
ос
т
и
N2
N2 < N1
Гипотеза
Чем ниже численность, тем менее эффективен отбор против слабовредных мутаций. Популяции крупных видов млекопитающих имеют низкую численность.
Вполне возможно, что из-за низкой
эффективности отбора популяции крупных видов накапливают больше мутаций, что может быть генетической причиной вымирания
Проверка гипотезы Для оценки роли генетического
фактора в вымирании берем виды млекопитающих, для которых можно оценить Ka/Ks, и
определяем их статус, то есть
категорию угрозы, согласно Международной Красной книге. В качестве экологической переменной берем массу тела.
Красная книга: уровни угрозы
Находящиеся под угрозой
Не находящиеся под угрозой Категории (статусы) состояния вида, принятые в Международной Красной
книге (IUCN Red List; названия категорий переведены Л.В.Полищуком и А.М.Гиляровым). Риск вымирания нарастает снизу вверх. С сайта IUCN с изменениями. Источник: http://elementy.ru/news/431485
Масса тела и скорость накопления мутаций у видов млекопитающих при разных уровнях угрозы вымирания (от LC до CR)
(n = 211 видов)
Leonard V. Polishchuk, Konstantin Y. Popadin, Maria A. Baranova, Aleksey S. Kondrashov. 2014. A genetic component of extinction risk in mammals. Oikos (accepted).
У млекопитающих, находящихся под угрозой вымирания, скорость накопления мутаций выше
Ka/Ks – доля |
Под угрозой |
|
несиноними- |
||
ческих замен |
|
|
по отноше- |
|
|
нию к доле |
Не под |
|
синонимиче- |
||
угрозой |
||
|
||
ских замен |
|
Mean Ka/Ks for groups of mammals with a certain conservation status which is established according to the IUCN Red List and ranges from least concern (LC, n = 122) to near threatened (NT, n = 22) to vulnerable (VU, n = 29) to endangered (EN, n = 29) to critically endangered (CR, n = 9) species. Means and standard errors (SE) are originally calculated on the basis of log transformed data. The values presented in the figure are obtained through back transformation (Sokal and Rohlf 1995: 413-415).
Прогнозируемая вероятность оказаться под угрозой вымирания PEN в зависимости от массы тела и Ka/Ks
Красные окружности – виды, находящиеся в опасности (EN)
Темные окружности – виды, вызывающие наименьшие опасения (LC)
log (Ka/Ks) e
Tupaia belangeri
loge (Body mass, g)
PEN – вероятность оказаться в группе «находящиеся в опасности» (EN)
PEN изображается радиусом круга Малайская тупайя
Фото: Википедия
Вклад генетических и экологических факторов в вымирание
Увеличение риска вымирания на 38% связано с увеличением Ka/Ks (то есть с ослаблением отбора против слабовредных мутаций) и на 62% с увеличением массы тела (то есть с уменьшением
среднего уровня и скорости роста численности,
причем последнее, по-видимому, оказывает более непосредственное влияние на риск вымирания). Таким образом, хотя вклад генетических факторов существен, он примерно в 1.6 меньше вклада экологических факторов.
Как получены эти величины – 38% для Ka/Ks and 62% для массы тела?
Шаг 1
ln(PEN ) = −0.74+ 0.22 lnW + 0.88 ln(Ka )
PLC |
|
|
|
|
Ks |
|
|
Extinction |
|
|
|
|
|
|
Risk |
Variable |
Coefficient |
SE |
P |
|
|
Contrast |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EN vs. LC |
Constant |
-0.74 |
1.46 |
0.61 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lnW |
0.22 |
0.065 |
< 0.001 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln(Ka/Ks) |
0.88 |
0.41 |
0.03 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 151 вид млекопитающих, относящихся к группам EN и LC
Риск вымирания – вероятность быть под угрозой вымирания (в группе Endangered – EN) по отношению к вероятности быть в безопасности (в группе Least Concern – LC)
Как получены эти величины – 38% для Ka/Ks and 62% для массы тела?
Шаг 2
ln(PEN ) = −0.74+ 0.22 lnW + 0.88 ln(Ka )
PLC |
Ks |
Вклад переменной = произведение коэффициента наклона (то есть чувствительности функции риска по отношению к единичному изменению переменной) на характерное реальное изменение переменной, мерой которого выбрано среднее квадратическое отклонение σ
σlnW = 3.75,σln(Ka/ Ks)
= 0.58
W -effect = |
|
|
0.22 3.75 |
|
= 0.62 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
3.75+ 0.88 0.58 |
||||
0.22 |
|
|
||||
Ka/Ks-effect = |
|
0.88 0.58 |
|
= 0.38 |
||
|
|
|
|
|||
0.22 3.75+ |
|
|
||||
|
|
0.88 0.58 |
||||