Более 3 миллионов лет назад образование Панамского перешейка изменило глобальную циркуляцию океана, соединив Северную и Южную Америку и образовав Карибское море. Это привело к повсеместному смешению видов на континенте и разделению в морях. На суше млекопитающие из Северной Америки, такие как мамонты, саблезубые кошки, лошади и верблюды, вторглись в Южную Америку, а странные млекопитающие, такие как гигантские наземные ленивцы, броненосцы и опоссумы из Южной Америки, вторглись в Северную Америку. Это событие известно как Великий американский обмен, и противоположное произошло в морях, где в разделенных водах Тихого океана и Карибского моря появились новые виды кораллов, моллюсков и рыб.
Группа Макгилла и панамских исследователей задала вопрос: насколько далеки друг от друга популяции тихоокеанских и карибских народов и соответствует ли это геологическим данным?? Исследователи давно подозревали, что американские крокодилы, живущие на тихоокеанском побережье, должны были генетически существенно отличиться от популяций Карибского бассейна, чтобы стать уникальным видом.
«Мы предполагали, что сможем обнаружить существенные генетические различия между популяциями крокодилов Тихого океана и Карибского бассейна, которые были изолированы в течение последних 3 миллионов лет», – подумал Хосе Авила-Сервантес, недавний аспирант Университета Макгилла под руководством профессора Ханса Ларссона.
Поимка крокодилов
Чтобы проверить это, Авила-Сервантес захватил и взял образцы крови крокодилов из нескольких популяций, проживающих на обоих побережьях Панамы.
Вернувшись в Университет Макгилла, он секвенировал их геномы, чтобы найти небольшие вариации в их ДНК. Он использовал генетические различия, чтобы оценить, насколько эволюционная дивергенция и поток генов существовали между популяциями. С этой информацией команда обнаружила, что популяции крокодилов Тихого океана и Карибского моря были разделены всего около 100000 лет.
«Это время разлуки очень далеко от тех 3 миллионов лет, которые мы ожидали», – сказал профессор Ларссон, директор музея Редпат в Макгилле. "Но это действительно соответствовало последнему межледниковому периоду ледникового периода."
Ледниковые и межледниковые циклы в ледниковый период отмечают периоды пика полярного оледенения, разделенные относительно теплыми временами. Эти теплые времена привели к тому, что уровень моря во всем мире поднялся более чем на 100 метров по сравнению с сегодняшним уровнем.
Используя данные об уровне моря ледникового периода, Авила-Сервантес смогла восстановить, как Панама выглядела бы в эти пиковые холодные и теплые периоды ледникового периода.
Объяснение прибрежных движений
«Нас удивило то, что в теплые межледниковые периоды большая часть Панамы находилась под водой с побережьями, разделенными солоноватыми лагунами, небольшими реками и узкими участками суши», – сказал Авила-Сервантес. "Это причины, по которым мы думаем, что крокодилы могли беспрепятственно переходить от одного берега к другому, и объясняем, почему их самый древний генетический признак разделения совпадает с этим временем."Второй более молодой признак генетического разделения датируется примерно 20 000 лет назад и совпадает с последним циклом оледенения, который, как они обнаружили, сделал Панаму примерно вдвое шире, чем сегодня, и, вероятно, стал хорошим барьером для этих крокодилов. "Это одно из первых исследований, в которых циклы ледникового периода и межледниковья связаны с эволюцией тропических организмов."
Тем не менее, исследователи обнаружили некоторое генетическое расхождение между популяциями на каждом побережье, несмотря на частые межледниковья, и это разнообразие находится под угрозой из-за разрушения среды обитания в результате человеческого развития. «Было трудно найти какое-либо население, живущее на тихоокеанском побережье возле Панамского канала», – сказал Авила-Сервантес.
Одно из наиболее хорошо сохранившихся поселений находится в центре Панамского канала на природном памятнике острова Барро-Колорадо. «Сохранение населения вокруг этого острова может быть нашим лучшим шансом сохранить уникальные генетические признаки панамских американских крокодилов», – сказал профессор Ларссон. «Наше исследование не только подчеркивает устойчивость крокодилов к древним изменениям климата и их огромную способность выживать в крупных геологических событиях, но и их уязвимость перед нашей ненасытной потребностью изменить их среду обитания."