Tα κοάλα επέζησαν από μια δραματική πληθυσμιακή κατάρρευση που προκλήθηκε από μια κλιματική αλλαγή πριν από περίπου 100.000 χρόνια και νέα γονιδιωματική έρευνα βοηθά σήμερα τους επιστήμονες να προστατεύσουν αποτελεσματικότερα το είδος.
Μια μεγάλη γονιδιωματική μελέτη άλλαξε σημαντικά την κατανόησή μας για την εξελικτική ιστορία του κοάλα αποκαλύπτοντας ότι το είδος υπέστη δραστική μείωση του πληθυσμού του πολύ πριν από την άφιξη των ανθρώπων στην Αυστραλία.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όλα τα σημερινά κοάλα κατάγονται από έναν και μοναδικό πληθυσμό που επέζησε από ακραίες κλιματικές μεταβολές όπως οι παγετώδεις περίοδοι και τα παρατεταμένα ψυχρά και ξηρά κλίματα που συνδέθηκαν με τις περιβαλλοντικές αλλαγές καθώς η αυστραλιανή ήπειρος μετακινούνταν προς τον βορρά.
Σήμερα τα κοάλα αντιμετωπίζουν διαφορετικές απειλές όπως το κυνήγι, την καταστροφή των ενδιαιτημάτων τους, τις καταστροφικές δασικές πυρκαγιές και τις ασθένειες. Από το 2022 το είδος έχει χαρακτηριστεί ως απειλούμενο στις πολιτείες Κουίνσλαντ, Νέα Νότια Ουαλία και στην Επικράτεια της Αυστραλιανής Πρωτεύουσας.
Η έρευνα, που πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ και του Πανεπιστημίου Texas A&M αμφισβητεί προηγούμενες μελέτες οι οποίες απέδιδαν τη μεγάλη μείωση του πληθυσμού των κοάλα στην άφιξη των ανθρώπων στην Αυστραλία. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Molecular Biology and Evolution»
«Η μελέτη αναθεωρεί το χρονοδιάγραμμα της γενετικής ιστορίας των κοάλα στην Αυστραλία. Υπολογίζοντας τον ρυθμό μεταλλάξεων στους σημερινούς πληθυσμούς κοάλα, μπορούμε να ανατρέξουμε γενετικά έως και 100.000 χρόνια πίσω, αποκτώντας μια εικόνα της γενετικής ποικιλότητας και του μεγέθους των αρχαίων πληθυσμών τους» αναφέρει ο υποψήφιος διδάκτορας Τόμπι Κόβατς, επικεφαλής της έρευνας.
Οι αρχαίες κλιματικές αλλαγές
«Τα απολιθώματα είναι πολύ λίγα για να γνωρίζουμε πόσο μεγάλοι ήταν οι πληθυσμοί των κοάλα πριν από 100.000 χρόνια. Η μελέτη του γονιδιώματός τους, όμως, μας προσφέρει πολύτιμα στοιχεία για την εξελικτική τους ιστορία. Οι γονιδιωματικές αναλύσεις δείχνουν ότι τα κοάλα έχουν βιώσει στο παρελθόν μεγάλες πληθυσμιακές καταρρεύσεις εξαιτίας της κλιματικής αλλαγής και της απώλειας των ενδιαιτημάτων τους. Όταν οι περιβαλλοντικές συνθήκες βελτιώθηκαν, οι πληθυσμοί τους ανέκαμψαν και εξαπλώθηκαν ξανά σε μεγάλο μέρος της ανατολικής Αυστραλίας.
Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι πολλές από τις σημερινές απειλές για τα κοάλα προκαλούνται από τον άνθρωπο, όπως η καταστροφή των δασών και το κυνήγι. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι πληθυσμοί τους αντέδρασαν στις παλαιότερες καταρρεύσεις και ανακάμψεις μπορεί να συμβάλει στον σχεδιασμό επιστημονικά τεκμηριωμένων στρατηγικών προστασίας» εξηγει ο Κόβατς.
Η πρώτη άμεση μέτρηση του ρυθμού μεταλλάξεων στα κοάλα
Για να ανασυνθέσουν το γενετικό παρελθόν του είδους, οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν στον ρυθμό μεταλλάξεων, δηλαδή στη συχνότητα με την οποία εμφανίζονται νέες γενετικές αλλαγές στο γονιδίωμα ενός οργανισμού. Σε κάθε νέα γενιά προκύπτουν φυσιολογικά ορισμένες μεταλλάξεις. Ο αριθμός τους διαφέρει από είδος σε είδος γεγονός που καθιστά τον ρυθμό μεταλλάξεων ιδιαίτερα χρήσιμο εργαλείο για τη μελέτη της εξέλιξης.
Η ερευνητική ομάδα ανέλυσε τα γονιδιώματα τεσσάρων οικογενειών κοάλα, αποτελούμενων από δύο γονείς και έναν απόγονο, και κατέγραψε τις νέες μεταλλάξεις που εμφανίστηκαν. Με βάση αυτά τα δεδομένα, υπολόγισε ότι ο ρυθμός μεταλλάξεων στα κοάλα είναι περίπου ο μισός από εκείνον των ανθρώπων.
Στη συνέχεια ο νέος αυτός ρυθμός εφαρμόστηκε στην ανάλυση 457 γονιδιωμάτων κοάλα επιτρέποντας στους επιστήμονες να ανασυνθέσουν τις μεταβολές του πληθυσμού του είδους σε βάθος χρόνου. Η μελέτη αποτελεί την πρώτη άμεση μέτρηση του ρυθμού μεταλλάξεων όχι μόνο στα κοάλα, αλλά και σε οποιοδήποτε είδος της τάξης των Διπρωτόδοντων μαρσιποφόρων στην οποία ανήκουν επίσης τα καγκουρό, ο φασκωλόμυς (wompat) και τα οποσούμ.
Παλαιότερες έρευνες είχαν καταλήξει στο συμπέρασμα ότι οι πληθυσμοί των κοάλα μειώθηκαν απότομα μετά την άφιξη των ανθρώπων στην Αυστραλία πριν από περίπου 65.000 χρόνια. Ωστόσο, εκείνες οι αναλύσεις βασίζονταν σε ρυθμούς μεταλλάξεων που είχαν υπολογιστεί για μακρινά συγγενικά θηλαστικά, όπως τα ποντίκια και ο άνθρωπος.
Η πληθυσμιακή κατάρρευση
Η νέα ανάλυση έδειξε ότι οι πληθυσμοί των κοάλα άρχισαν να μειώνονται περίπου πριν από 100.000 χρόνια και έφτασαν στο χαμηλότερο σημείο τους περίπου πριν από 60.000 χρόνια. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτή η κατάρρευση συνέπεσε με μια περίοδο έντονων περιβαλλοντικών αλλαγών κατά το ύστερο Πλειστόκαινο, πολύ πριν εμφανιστούν άνθρωποι στην Αυστραλία.
Το φυσικό περιβάλλον της ηπείρου είχε αλλάξει δραματικά κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών. Κατά την Παλαιογενή περίοδο, πριν από 23 έως 66 εκατομμύρια χρόνια, μεγάλο μέρος της Αυστραλίας καλυπτόταν από υγρά δάση. Οι συνθήκες άλλαξαν σημαντικά κατά το Μειόκαινο, πριν από 5 έως 23 εκατομμύρια χρόνια, καθώς η αυστραλιανή τεκτονική πλάκα μετακινούνταν προς τον βορρά.
Αργότερα, κατά το Πλειστόκαινο, από πριν 2,5 εκατομμύρια έως 11.700 χρόνια, επαναλαμβανόμενοι κύκλοι ψυχρών και ξηρών παγετωδών περιόδων και θερμότερων μεσοπαγετωδών περιόδων αναδιαμόρφωσαν τα οικοσυστήματα της ηπείρου, δημιουργώντας ολοένα πιο ξηρά και επιρρεπή στις πυρκαγιές περιβάλλοντα.
Η απώλεια ενδιαιτημάτων και ο κατακερματισμός των πληθυσμών
Καθώς η Αυστραλία γινόταν ολοένα πιο άνυδρη, η επέκταση της πεδιάδας Nullarbor πριν από περίπου 70.000 χρόνια δημιούργησε μια τεράστια ημίξηρη περιοχή που περιόρισε τα κατάλληλα ενδιαιτήματα των κοάλα και απομόνωσε τους ανατολικούς από τους δυτικούς πληθυσμούς.
Ο δυτικός πληθυσμός τελικά εξαφανίστηκε, ενώ ένας μικρός ανατολικός πληθυσμός κατάφερε να επιβιώσει στις δυσμενέστερες κλιματικές συνθήκες. Όταν ξεκίνησε η σημερινή μεσοπαγετώδης περίοδος και οι συνθήκες έγιναν ευνοϊκότερες, τα κοάλα εξαπλώθηκαν ξανά. Μεταξύ 16.500 και 6.000 ετών πριν από σήμερα, διαχωρίστηκαν σε πέντε γενετικά διαφορετικούς πληθυσμούς, από τους οποίους προέρχονται οι σημερινές ομάδες που ζουν κατά μήκος των ανατολικών ακτών της Αυστραλίας.
«Με βάση αυτά τα αποτελέσματα, θα θέλαμε να εξετάσουμε αν και άλλα αυστραλιανά είδη, συμπεριλαμβανομένων των στενότερων συγγενών της εξαφανισμένης μεγαπανίδας, υπέστησαν αντίστοιχες πληθυσμιακές μειώσεις πριν από την άφιξη των ανθρώπων», δήλωσε ο Κόβατς.
Νέα γενετικά εργαλεία για την προστασία των κοάλα
Πέρα από την αποκάλυψη της αρχαίας ιστορίας του είδους, ο νέος υπολογισμός του ρυθμού μεταλλάξεων αναμένεται να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τους σημερινούς πληθυσμούς των κοάλα και να ενισχύσουν τις προσπάθειες διατήρησής τους.
«Η ερευνητική μας ομάδα δημιουργεί τεράστιες γονιδιωματικές βάσεις δεδομένων για τα κοάλα, όμως για να αξιοποιήσουμε πλήρως αυτές τις πληροφορίες πρέπει να γνωρίζουμε πόσο γρήγορα εμφανίζονται νέες γενετικές μεταβολές στο είδος. Η εκτίμηση του ρυθμού μεταλλάξεων βελτιώνει την ικανότητά μας να ανασυνθέτουμε την πληθυσμιακή ιστορία των κοάλα, να κατανοούμε τη δυνατότητά τους να προσαρμόζονται στις μεταβαλλόμενες συνθήκες και να λαμβάνουμε πιο τεκμηριωμένες αποφάσεις για την προστασία τους στο μέλλον» λέει ο Κόβατς.
