Szopy w Europie szybko się zmieniają. Zostaną z nami akna stałe

Szop pracz jeszcze kilkadziesiąt lat temu był w Europie egzotycznym przybyszem. Dziś żyje już niemal na całym kontynencie. Można go spotkać w lasach, na obrzeżach miast, a czasem także w samych centrach aglomeracji. Nowe badanie naukowców z Instytutu Ochrony Przyrody PAN pokazuje, że za sukcesem tego gatunku stoi nie tylko jego wszystkożerność i zdolność życia blisko ludzi. W genomie europejskich populacji widać też ślady działania doboru naturalnego.

Badacze porównali populacje szopów z ich rodzimego zasięgu w Stanach Zjednoczonych z populacjami inwazyjnymi z Niemiec, Polski i Czech. Wyniki opublikowane w czasopiśmie „NeoBiota” sugerują, że europejskie szopy zaczynają przystosowywać się do lokalnych warunków środowiskowych. Dotyczy to m.in. genów związanych z odpornością, reakcją na stres, funkcjami poznawczymi czy reprodukcją.

Inwazyjne gatunki obce należą dziś do najpoważniejszych zagrożeń dla bioróżnorodności. Konkurują z rodzimymi gatunkami o zasoby, przenoszą choroby i mogą zmieniać całe ekosystemy. Według cytowanych przez autorów analiz liczba takich gatunków stale rośnie wraz z globalnym transportem ludzi i towarów. W Europie problem dotyczy zarówno ssaków, jak i roślin, owadów czy organizmów wodnych.

Szop pracz jest jednym z najbardziej udanych przykładów takiej ekspansji. Zwierzę pochodzące z Ameryki Północnej zostało sprowadzone do Europy w XX wieku. Część osobników uciekła z hodowli futrzarskich, inne były celowo wypuszczane. Pierwsze populacje w Niemczech pojawiły się jeszcze w latach 30. XX wieku. Do Polski szopy dotarły później, głównie z terenów Niemiec.

Naukowcy przeanalizowali materiał genetyczny 162 osobników z USA, Niemiec, Polski i Czech. Próbki pochodziły m.in. z Brandenburgii, Hesji, Saksonii-Anhalt, Kampinoskiego Parku Narodowego i Parku Narodowego Ujście Warty. Zespół wykorzystał sekwencjonowanie RAD-seq, które pozwala analizować dziesiątki tysięcy fragmentów genomu jednocześnie.

Europejskie populacje są mniej zróżnicowane genetycznie

Badanie potwierdziło zjawisko często obserwowane u gatunków inwazyjnych. Europejskie populacje szopa mają niższą różnorodność genetyczną niż populacje z Ameryki Północnej. W genomie szopów z USA było znacznie więcej prywatnych wariantów genetycznych, czyli takich, które nie występowały w Europie. Dotyczyło to zwłaszcza populacji z Florydy, która była wyraźnie odmienna od populacji europejskich.

To ważne, ponieważ niska różnorodność genetyczna zwykle utrudnia przystosowanie się do nowych warunków. Mniejsza pula wariantów oznacza mniej możliwości ewolucyjnej odpowiedzi na zmiany środowiska, klimat czy nowe patogeny.

Mimo tego ograniczenia badacze znaleźli sygnały sugerujące, że dobór naturalny nadal działa w europejskich populacjach. Analiza tzw. outlierów, czyli fragmentów genomu różniących się bardziej niż większość neutralnych wariantów, wskazała regiony prawdopodobnie związane z adaptacją do nowych warunków. Część tych zmian mogła pojawić się już po introdukcji szopów do Europy i rozprzestrzeniać się wraz z kolejnymi pokoleniami.

Szczególnie interesujące okazało się podobieństwo między populacjami europejskimi a jedną z populacji amerykańskich z Nebraski. Szopy z tego regionu USA żyją w warunkach klimatycznych bardziej przypominających Europę Środkową niż populacja z Florydy. Autorzy sugerują, że podobieństwo środowisk mogło sprzyjać utrzymaniu wariantów genetycznych przydatnych także po introdukcji do Europy.

Nie oznacza to jeszcze, że Nebraska była bezpośrednim źródłem europejskiej inwazji. Autorzy podkreślają, że historia introdukcji szopa do Europy była złożona i obejmowała wiele niezależnych wypuszczeń zwierząt. W dodatku europejskie populacje przez dekady intensywnie mieszały się między sobą. To utrudnia dziś dokładne odtworzenie pochodzenia poszczególnych linii genetycznych.

Geny związane z odpornością, stresem i zachowaniem

Najciekawsze wyniki dotyczą funkcji genów, w których wykryto ślady selekcji. Analizy wskazały na regiony genomu związane z reprodukcją, odpornością, metabolizmem energetycznym, reakcją na stres oraz funkcjami neurologicznymi i poznawczymi.

To cechy szczególnie ważne dla gatunku inwazyjnego. Szopy szybko się rozmnażają, potrafią wykorzystywać bardzo różne źródła pożywienia i dobrze radzą sobie w środowiskach silnie przekształconych przez człowieka. Są też znane z dużej sprawności manualnej i zdolności rozwiązywania problemów. W wielu miastach nauczyły się korzystać z odpadów pozostawianych przez ludzi i otwierać pojemniki zabezpieczone przed innymi zwierzętami.

Autorzy zwracają uwagę, że podobne mechanizmy obserwowano wcześniej także u innych gatunków inwazyjnych, m.in. szczurów czy jenotów. W wielu przypadkach sukces ekspansji wiązał się z genami wpływającymi na metabolizm, odporność i zachowanie.

W pracy pojawia się też wątek tzw. dopasowania klimatycznego. Gatunki inwazyjne łatwiej kolonizują obszary przypominające środowiska z ich rodzimego zasięgu. Zdaniem badaczy przy prognozowaniu potencjalnego zasięgu takich gatunków nie wystarczy patrzeć wyłącznie na geografię. Trzeba brać pod uwagę także konkretne cechy siedlisk i klimatu. Dotyczy to m.in. temperatur, dostępności wody, rodzaju lasów i stopnia urbanizacji.

To może mieć znaczenie praktyczne. Szop pracz nadal rozszerza zasięg w Europie i jest uznawany za gatunek trudny do kontrolowania. W wielu krajach odpowiada za straty w populacjach ptaków, płazów i drobnych ssaków. Może też przenosić pasożyty oraz choroby groźne dla ludzi i zwierząt.

Badacze zauważają, że całkowite wyeliminowanie szopa z Europy jest dziś mało realne. Zarządzanie inwazją opiera się raczej na ograniczaniu szkód i ochronie szczególnie wrażliwych siedlisk. Wyniki nowego badania sugerują jednak, że izolowanie populacji i ograniczanie przepływu osobników między regionami mogłoby zmniejszać potencjał adaptacyjny szopów. Ograniczenie mieszania się populacji może bowiem zmniejszać tempo pojawiania się korzystnych wariantów genetycznych.

Najsłabsze sygnały działania doboru naturalnego wykryto bowiem w izolowanej populacji z Czech, która miała również najniższą różnorodność genetyczną spośród wszystkich badanych grup.

Autorzy podkreślają, że potrzebne są dalsze badania obejmujące więcej populacji zarówno z Ameryki Północnej, jak i Europy. Dopiero wtedy będzie można dokładniej określić, które warianty genetyczne rzeczywiście pomagają szopom w podboju nowych środowisk.