Международная группа исследователей под руководством специалистов из Чили и Калифорнийского университета в Беркли установила, что популяция пингвинов Генту, обитающая на островах Кергелен, является отдельным видом. Это первое новое описание вида пингвинов за более чем сто лет. Результаты работы опубликованы в журнале Communications Biology.
Генетический анализ показал, что то, что раньше считалось одним широко распространённым видом пингвинов Генту, на самом деле представляет собой четыре самостоятельных вида. Один из них ранее не был официально признан. Внешне он почти не отличается от сородичей — у него такое же белое брюхо и чёрная спина, помогающие маскироваться от хищников и охотиться в океане. Однако генетически он чётко обособлен, такие организмы учёные называют криптическими видами (скрытыми видами — внешне схожими, но генетически различными). Ещё три популяции, которые прежде считались подвидами, также оказались достаточно генетически далёкими, чтобы получить статус полных видов.
Новый вид получил название Pygoscelis kerguelensis. Два других вновь выделенных вида могут оказаться уязвимыми из-за глобального потепления, которое меняет условия в Антарктике и субантарктических районах. Единственный из четырёх видов, обитающий непосредственно в Антарктиде, — южный пингвин Генту Pygoscelis ellsworthi. Климатические прогнозы показывают, что он может пострадать относительно мало и даже расширить свой ареал. «В Антарктике, конечно, другие виды, а не Генту, находятся под угрозой из-за изменения климата, — сказала Джулиана Вианна, профессор экосистем и окружающей среды Национального университета Андрес Бельо в Сантьяго, один из старших авторов работы. — Но именно Генту вызывает наибольшую тревогу в субантарктическом регионе». По её словам, крайне важно, чтобы природоохранные организации всех заинтересованных стран признали эти три вида и приняли меры для их сохранения.
Споры о классификации пингвинов Генту ведутся более века. Ранее исследователи предлагали выделять до шести подвидов, но единого мнения не было. Новая работа основана на полногеномных последовательностях 64 пингвинов из 10 гнездовых колоний — впервые выборка охватила почти весь географический ареал вида. Учёные также сравнили физические и поведенческие особенности птиц, включая окраску, крики, сроки размножения, рацион и кормовое поведение. «Пожалуй, нет другого вида пингвинов, чья таксономия вызывала бы больше споров, чем Генту, — отметил Раури Боуи, профессор интегративной биологии в Калифорнийском университете в Беркли. — Более ста лет было неясно, сколько существует видов и подвидов. Наша работа пытается ответить на этот вопрос с помощью современных комплексных методов».
Боуи и Вианна почти десять лет изучают эволюцию и разнообразие пингвинов. В 2019 году они опубликовали исследование, согласно которому пингвины появились в районе Австралии и Новой Зеландии около 22 миллионов лет назад. Императорские и королевские пингвины позже отделились от других линий. Примерно 12 миллионов лет назад формирование циркумполярного течения помогло другим группам распространиться по субантарктике, колонизировать отдалённые острова и архипелаги вплоть до Африки и Южной Америки. Пингвины Генту отличаются гибкостью в питании: они едят почти всё, что могут поймать под водой, тогда как их сородичи с более узким рационом, например императорские и Адели, в некоторых регионах сокращаются в численности. На Антарктическом полуострове Генту, напротив, становятся больше.
Именно широкий рацион, вероятно, способствовал появлению новых видов. Генту могут питаться рыбой, крилем, кальмарами и каракатицами, поэтому им не нужно уходить далеко от колоний в поисках пищи, и они из года в год возвращаются на одни и те же места гнездования. Со временем изолированные популяции всё лучше приспосабливались к местным условиям, и эти различия закреплялись естественным отбором на генетическом уровне. По оценкам учёных, четыре вида Генту разделились за последние 300–500 тысяч лет. Важную роль сыграла географическая изоляция, а также Антарктический полярный фронт — граница в Южном океане, где резко меняются температура и солёность воды и которая ограничивает перемещение морских животных. К северу от фронта обитает восточная линия Pygoscelis taeniata на островах Крозе, Марион и Маккуори. Северная линия Pygoscelis papua встречается только на Фолклендских (Мальвинских) островах и острове Мартильо в Южной Америке. Новый вид Pygoscelis kerguelensis живёт вблизи полярного фронта, его небольшая популяция сформировалась на острове Кергелен и, вероятно, на соседнем острове Херд. Южнее всех распространён самый многочисленный вид Pygoscelis ellsworthi — на Антарктическом полуострове, побережье Антарктиды и острове Южная Георгия.
Геномный анализ возглавил аспирант Университета Чили Дейли Нолл, первый автор статьи. Исследователи изучили значительно более широкую часть генома и проанализировали тысячи генетических различий — однонуклеотидных полиморфизмов (SNP). Эти данные показали, как каждый вид приспособился к своей среде. Южный Генту, процветающий в Антарктике, несёт генетические изменения, связанные с жизнью в экстремальных полярных условиях: у него больше генов, отвечающих за выработку тепла, накопление жира и восприятие света. Восточный Генту отличается генами, связанными с эффективным углеводным обменом и лучшими ныряльными способностями, включая транспорт кислорода, образование кровеносных сосудов, работу митохондрий и развитие лёгких. Северный Генту из Южной Америки имеет гены, связанные с пищеварением, сокращением сердца и возбуждением мышц, что может поддерживать длительную физическую активность при подводной охоте.
Учёные также использовали климатические модели, чтобы оценить, где подходящая среда для Генту сохранится к 2050 году. При умеренном сценарии изменения климата островные субантарктические виды могут потерять пригодные местообитания на всех островах, где они сейчас живут, а подходящих островов поблизости может не оказаться. Для антарктического Генту прогноз иной: его ареал, вероятно, расширится вглубь континента. В то же время императорские, Адели и антарктические пингвины, как ожидается, будут сокращаться по мере исчезновения морского льда и уменьшения популяций криля. Вианна отметила, что изменение климата — не единственная угроза для пингвинов за пределами Антарктики: потепление океана, разрушение местообитаний, хищничество крыс и собак, конкуренция с коммерческим рыболовством и случайный прилов в сети также опасны для многих популяций. «Островные виды с очень малой численностью можно сравнить с субантарктическими Генту, — сказала она. — Галапагосские и другие островные пингвины, будучи эндемиками этих островов, после изменения среды не смогут никуда переселиться. Эти острова очень изолированы, и пингвины не могут легко приспособиться к колонизации других регионов».
Собранный массив данных может пригодиться далеко за пределами вопросов классификации, отметил Боуи. Вианна уже изучает геномы пингвинов на предмет различий, связанных с устойчивостью к птичьему гриппу, который сейчас затрагивает популяции пингвинов, птиц и млекопитающих по всему миру. Выявление генетических черт, связанных с устойчивостью или уязвимостью, поможет специалистам по охране природы определить, какие популяции в наибольшей опасности. «Полногеномное секвенирование изменило наши возможности: оно позволяет не только изучать адаптацию с точки зрения разнообразия, но и имеет важное природоохранное значение», — сказал Боуи. Помимо Боуи и Вианны, в исследовании участвовали биологи из Австралии, Испании, Венесуэлы, ЮАР, Великобритании, Франции, Аргентины, Монако и Бразилии. Первым автором статьи стал Дейли Нолл из Университета Чили в Сантьяго.