Animaux des îles : santé génétique et impact humain
L'étude examine la diversité génétique et la qualité de l'habitat des espèces insulaires face à la menace humaine.
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Au fil du temps, pas mal de gros animaux sur les îles ont disparu à un rythme plus élevé que ceux sur le continent. Ça vient sûrement de la taille réduite des populations insulaires et des galères qu'ils rencontrent pour s'adapter à leur environnement. Récemment, les activités humaines comme la déforestation, le minage et la chasse ont aggravé ces risques d'extinction.
L'impact humain sur les îles varie beaucoup. Dans la région de Wallacea, connue pour ses espèces uniques, la grande île de Sulawesi a subi une exploitation des ressources plus intense que les petites îles voisines. Du coup, même si les petites populations insulaires sont plus susceptibles de s'éteindre sur le long terme, leur faible niveau d'interférences humaines en fait de bons candidats pour les efforts de Conservation.
Structure de la Population et Adaptabilité de l'Habitat
Deux animaux menacés, l'anoa et le babirusa, vivent dans la région de Wallacea et existent depuis environ 2 millions d'années. Ils se trouvent sur des îles de tailles variées, de l'île de Togean, bien plus petite, à l'île de Sulawesi, où ils font face à des niveaux d'activité humaine différents. Leur longue histoire en fait des sujets parfaits pour étudier comment l'isolement prolongé et les perturbations humaines récentes affectent les changements génétiques chez les espèces insulaires de grande taille.
Pour comprendre comment ces facteurs ont influencé la composition génétique de l'anoa et du babirusa, les scientifiques ont recueilli des données génomiques de différents endroits et examiné les conditions d'habitats. Les résultats ont montré que les petites populations insulaires ont survécu dans des habitats de qualité sur le long terme, tandis que les grandes populations insulaires ont vu la qualité de leur habitat décliner à cause des activités humaines.
En comparant les génomes de l'anoa et du babirusa avec des génomes de référence existants, ils ont identifié des groupes distincts ou lignées pour les deux espèces. Ces groupes s'alignaient bien sur la géographie de Sulawesi et des îles voisines, en accord avec des recherches antérieures. Cette structure génétique a servi de base pour des analyses plus poussées.
Diversité génétique et Consanguinité
La recherche a révélé que les petites populations insulaires ont moins de diversité génétique que celles du continent. Par exemple, les anoas et babirusas sur les petites îles avaient des mesures de diversité génétique bien plus faibles comparées à celles de l'île Sulawesi. De plus, parmi les populations de la grande île, certaines zones affichaient des baisses significatives de diversité génétique, probablement à cause de récents déclins de populations.
Pour explorer les signes de déclins de population, les chercheurs ont analysé les schémas de consanguinité dans les génomes. Ils ont trouvé que les anoas de la petite île de Buton montraient plus de signes de consanguinité comparés à ceux du continent. Pour le babirusa, les niveaux de consanguinité étaient également élevés dans certaines régions.
Pour voir si les déclins de diversité génétique étaient liés à la perte récente d'habitat, les scientifiques ont construit des modèles basés sur des données environnementales. Les modèles indiquaient que les petites îles, comme Togean et Buton, offraient des conditions de vie bien plus adaptées comparées au grand continent. De plus, les habitats adaptés étaient souvent bien protégés, tandis que la grande île montrait des signes de dégradation d'habitat à cause de la déforestation et du braconnage.
Charge génétique et Effets des Mutations Défavorables
Des études ont montré que les populations avec un isolement historique ont une meilleure capacité à éliminer les mutations génétiques nuisibles au fil du temps. Pour évaluer à quel point les petites populations insulaires d'anoa et de babirusa faisaient cela, les chercheurs ont calculé la charge génétique, qui souligne le fardeau des mutations nuisibles dans leurs génomes.
Les résultats ont montré que les petites populations insulaires avaient des charges génétiques plus faibles que les plus grandes populations sur le continent, ce qui signifie qu'elles avaient moins de mutations nuisibles pouvant affecter leur forme globale. Cependant, même si les petites populations portaient moins de mutations nuisibles en général, celles qu'elles avaient étaient plus susceptibles d'être dans un état nuisible à cause de la diversité génétique plus réduite.
Cela laisse penser que même si le fardeau global des mutations nuisibles est plus bas dans les petites populations, les effets pourraient être plus forts puisque ces mutations sont moins masquées par d'autres variations génétiques. Donc, ces petites populations insulaires pourraient être à risque à cause d'une exposition plus élevée aux effets de mutations délétères.
Purge Efficace des Allèles Nuisibles
La présence de mutations génétiques nuisibles soulève des questions sur la façon dont ces populations insulaires peuvent efficacement les éliminer. L'étude a montré que les petites populations ont souvent un taux de fixation des mutations nuisibles plus élevé, entraînant moins de mutations à faible fréquence comparées aux plus grandes populations. Dans les plus grandes populations, les mutations nuisibles ont tendance à rester à faible fréquence, cachées de la sélection naturelle.
La recherche a également révélé que la composition génétique des petites populations insulaires montre une influence plus forte de la sélection contre les allèles nuisibles. Cela indique qu'avec le temps, ces groupes insulaires ont réussi à réduire la fréquence des mutations les plus nuisibles, ce qui est un bon signe pour leur survie à long terme.
L'analyse a montré que les petites populations insulaires, malgré leur diversité moins grande, restaient assez stables pour purger efficacement les mutations délétères. Elles vivent souvent dans des habitats de haute qualité, bien protégés des impacts humains, ce qui laisse penser que les petites îles pourraient offrir un refuge fiable pour ces espèces.
En revanche, les grandes populations insulaires ont souffert de dégradations d'habitat significatives et montrent des signes de déclins de population. Les effets des activités humaines sur ces populations pourraient augmenter le risque d'extinction, contredisant la croyance historique selon laquelle les petites populations insulaires étaient toujours plus vulnérables.
Implications pour la Conservation
Les résultats suggèrent que déplacer des individus des populations continentales vers de petites îles pourrait aider à augmenter leurs nombres et leur diversité. Cependant, étant donné que les populations continentales portent plus de mutations nuisibles, cela pourrait potentiellement nuire à la forme des petites populations insulaires. Donc, la meilleure approche pour les efforts de conservation pourrait être de se concentrer sur la protection des habitats pour ces espèces sur de petites îles.
Dans l'ensemble, cette étude souligne l'importance de combiner des informations génétiques avec une modélisation des habitats pour prédire les menaces futures pour ces espèces et améliorer la planification de la conservation dans les environnements insulaires. En comprenant la santé génétique de ces populations, de meilleures décisions peuvent être prises pour assurer leur survie face aux pressions humaines.
Titre: The importance of small island populations for the long term survival of endangered large-bodied insular mammals
Résumé: Small island populations, particularly those of large vertebrates, are vulnerable to extinction due to environmental stochasticity and genetic drift. Here, we combined analyses of 113 newly generated [~]10x genomes of anoa (Bubalus spp.) and babirusa (Babyrousa spp.) with habitat suitability models to assess the evolutionary trajectories of small and large island populations within the Wallacea archipelago in Indonesia. Our analyses show that, compared to closely related species, populations on the largest island of Sulawesi exhibit low levels of heterozygosity, high levels of inbreeding, and a high proportion of deleterious alleles. In contrast, although populations on smaller islands such as Buton and Togean exhibit lower heterozygosity and higher inbreeding than in larger islands, they also possess fewer deleterious mutations. Analyses of site frequency spectra analyses indicate this likely the result of stronger, long-term purging acting in population from smaller islands. Combined with species distribution models, our results show that populations on small islands have persisted over a long time frame in high quality habitat while populations in the larger island have recently suffered from low habitat quality as a result of heavy exploitation of natural resources. In the case of anoa and babirusa, preservation of small island populations should focus more on improving habitat quality in small islands and avoid translocating individuals from the larger island. In the face of ongoing land-use change on the Sulawesi mainland, we suggest that offshore islands are increasingly crucial for the long-term survival of Wallaceas iconic and indigenous mammals.
Auteurs: Sabhrina Gita Aninta, R. Drinkwater, A. Carmagnini, N. J. Deere, D. S. Priyono, N. Andayani, N. L. Winarni, J. Supriatna, M. Fumagalli, G. Larson, P. Galbusera, A. Macdonald, D. Greer, K. Mohamad, W. E. Prasetyaningtyas, A. H. Mustari, J. Williams, R. Barnett, D. Shaw, G. Semiadi, J. Burton, D. Seaman, M. Voigt, M. Struebig, S. Brace, S. Rossiter, L. Frantz
Dernière mise à jour: 2024-05-27 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.23.595221
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.23.595221.full.pdf
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