Попугаи кеа обитают почти исключительно в горах на Южном острове Новой Зеландии, что делает их особенно уязвимыми к антропогенным климатическим изменениям.
Однако биологи усомнились, что данный вид действительно специализирован к жизни в горах. Сравнив геном кеа и их ближайших родственников кака, которые населяют леса в низинах, исследователи не выявили у первых особенных адаптаций к условиям больших высот. Как отмечается в статье для журнала Molecular Ecology, скорее всего, изначально кеа были приспособлены к жизни на открытых равнинах и были широко распространены по всей Новой Зеландии. Однако появление людей либо растущая конкуренция со стороны кака привели к тому, что кеа сохранились только в горах.
Кеа (Nestor notabilis) — одни из немногих попугаев, приспособленных к жизни в прохладном климате. Обитают они в горах Южного острова Новой Зеландии, в основном на высотах от 900 до 2100 метров над уровнем моря, в том числе на альпийских лугах выше границы лесов. Выжить здесь им помогают высокий интеллект и способность питаться широким спектром кормов, в том числе мясом. К сожалению, после прибытия европейцев и завезенных ими инвазивных млекопитающих численность кеа резко сократилась и теперь составляет всего около четырех тысяч особей.
Специалисты опасаются, что в будущем положение кеа только ухудшится. Дело в том, что по мере антропогенных климатических изменений новозеландские горы быстро нагреваются, так что среда обитания, к которой адаптированы эти птицы, сужается. Впрочем, остается неясным, действительно ли кеа столь узко специализированы к жизни в горах. Ископаемые остатки этих птиц часто находят в низинах и на побережьях на обоих главных островах Новой Зеландии, да и сегодня они иногда гнездятся в низинных лесах Южного острова. Даже высокогорные популяции стараются в течение зимы и в сезон размножения держаться ниже верхней границы лесов.
Команда биологов во главе с Дениз Мартини (Denise Martini) из Университета Отаго решила поискать в ДНК кеа признаки адаптаций к горным условиям, например, холоду, низкой концентрации кислорода и интенсивному ультрафиолетовому излучению. Для этого исследователи сравнили геном кеа с геномом его ближайшего родственника — попугая кака (N. meridionalis), который населяет леса Северного и Южного островов Новой Зеландии (геном этого вида был секвенирован впервые). Эволюционные линии кеа и кака разошлись не ранее 3,6 миллиона лет назад, то есть вскоре после формирования Южных Альп около пяти миллионов лет назад. Согласно популярной гипотезе, предки первых отправились покорять недавно появившиеся местообитания в горах, а предки вторых остались в лесах. Кроме того, в анализ включили данные о геномах волнистого попугайчика (Melopsittacus undulatus), сапсана (Falco peregrinus), зебровой амадины (Taeniopygia guttata) и домашней курицы (Gallus gallus).
Исследование показало, что последний общий предок кеа и кака жил около 1,72 миллиона лет назад. Чтобы понять, как эти виды развивались после разделения, Мартини и ее коллеги составили для каждого из них список из пятидесяти наиболее быстро эволюционирующих семейств генов. Оказалось, что у кеа наиболее высокими темпами эволюционировали гены, связанные с функционированием сердечно-сосудистой системы, воспалительными реакциями, метаболизмом и формированием нервной системы. Сходные семейства генов быстрее всего развивались и у кака.
На следующем этапе ученые выделили у обоих видов конкретные гены, которые находятся под влиянием сильного положительного отбора. У кеа таких оказалось 79, а у кака — 93 (причем эти списки частично пересекаются). Среди генов, находящихся под давлением отбора только у кеа, есть те, что отвечают за развитие сердечно-сосудистой и нервной систем, воспалительные реакции и метаболизм. Гены, которые испытывают влияние положительного отбора только у кака, выполняют сходные функции.
На основе геномов кеа и кака авторам удалось реконструировать демографическую историю данных видов в период от одного миллиона до десяти тысяч лет назад. Оказалось, что в течение этого временного отрезка численность кеа в основном оставалась стабильной, в то время как популяции кака на обоих главных островах пережили периода быстрого роста 250000-100000 лет назад. Около 60000 лет назад численность кака на Северном острове вновь стала расти, однако на Южном в это же время началось ее сокращение.
В целом Мартини и ее коллегам не удалось обнаружить свидетельств, что кеа узкоспециализированы к жизни в горах. Вместо этого они выявили некоторые адаптации к высокогорным условиям у обоих современных видов из рода Nestor. Судя по генетическим данным, на протяжении своей истории и кеа, и живущие в низинных лесах кака испытывали сходное давление отбора. Даже развитый интеллект кеа вряд ли является адаптацией к жизни в суровых горных условиях, ведь гены, связанные с развитием нервной системы, быстро эволюционировали и у кака.
Исследователи предлагают альтернативную гипотезу, которая объясняет склонность кеа к жизни в горах. Они отмечают, что разделение двух современных видов из рода Nestor произошло в период, когда ледниковые периоды регулярно сменялись межледниковьями. В холодные эпохи значительная часть лесов Новой Зеландии сменялась открытыми пространствами, покрытыми кустарниками и травами. Вероятно, предки кеа освоили эти новые местообитания, что привело к разделению с оставшимися в лесах предками кака. Чтобы выжить здесь, им пришлось освоить более широкий спектр кормов и научиться новым способам их добычи. В частности, так предки кеа могли включить в свой рацион падаль.
В то время как численность кака на протяжении последнего миллиона лет колебалась в зависимости от площади лесов, популяция менее специализированных кеа оставалась стабильной. При это современное распространение кеа, по мнению Мартини и ее коллег, может быть связано с человеческой деятельностью. Вполне вероятно, что маори или прибывшие позднее европейцы истребили этих попугаев в низинах или завезли сюда опасных для них млекопитающих. В результате кеа сохранились почти исключительно в горах, где намного меньше людей и инвазивных хищников. С другой стороны, ареал кеа мог сократиться из-за распространения лесов после завершения последнего ледникового периода и конкуренции с обитающими в них кака. При этом в горах кака жить не могут, так что здесь кеа избежали встреч с родственным видом и смогли выжить.
В заключение авторы отмечают, что, судя по результатам их исследования, кеа не настолько уязвимы к изменениям климата, как считалось ранее, и могут жить широком диапазоне климатических условий. Однако по мере того, как в Новой Зеландии будет становиться все теплее, местные леса будут подниматься выше по склонам гор, так что этим птицам придется столкнуться с растущей конкуренцией со стороны кака.
От 16 до 19 миллионов лет назад в Новой Зеландии жил отдаленный родственник кеа и кака — гигантский попугай Heracles inexpectatus. Он весил около семи килограмм и, скорее всего, не умел летать. Пока это самый крупный из всех известных науке видов попугаев, как современных, так и вымерших.
Автор: Сергей Коленов