Springer Science and Business Media LLC

Quản lý động vật hoang dã dựa trên khoa học phụ thuộc vào thông tin di truyền để suy luận về sự liên kết giữa các quần thể và xác định các đơn vị bảo tồn. Dấu hiệu di truyền thường được sử dụng để mô tả đa dạng sinh học động vật và xác định di truyền mẹ là bộ gen ti thể. Genotype ti thể đóng vai trò nổi bật trong các kế hoạch bảo tồn và quản lý, trong đó phần lớn sự chú ý tập trung vào vòng lặp không mã hóa ("D"). Chúng tôi đã sử dụng phương pháp giải mã song song quy mô lớn để giải trình tự hoàn chỉnh các gen ti thể từ 40 cá thể cáo, một loài ăn thịt có nguy cơ tuyệt chủng sở hữu sự đa dạng di truyền ti thể thấp. Điều này cho phép chúng tôi kiểm tra một giả định quan trọng trong di truyền bảo tồn, cụ thể là vòng lặp D phản ánh chính xác mối quan hệ gia phả và sự biến đổi của toàn bộ bộ gen ti thể.

Tổng thể sai khác về gen ti thể ở cáo là rất thấp, với 66 vị trí phân ly và khoảng cách trung bình giữa các bộ gen là 0.00088 trên chiều dài được căn chỉnh của chúng (16,290 bp). Các ước lượng về sự biến đổi và mối quan hệ gia phả từ vùng vòng lặp dịch chuyển (D) (299 bp) bị mâu thuẫn bởi toàn bộ bộ gen ti thể, cũng như phần protein mã hóa của bộ gen ti thể. Nguồn gốc của sự mâu thuẫn này chủ yếu xuất phát từ sự gần như không có đột biến đánh dấu vùng vòng lặp D của một trong những nhánh có sự phân ly cao nhất, và thứ hai là từ các đột biến độc lập (tái diễn) tại hai vị trí nucleotide trong amplicon vòng lặp D.

Nghiên cứu của chúng tôi có hai ý nghĩa quan trọng. Đầu tiên, những tái cấu trúc gia phả suy luận dựa trên vùng vòng lặp D của cáo mâu thuẫn với các suy luận dựa trên toàn bộ bộ gen ti thể ở mức độ mà các quần thể có giá trị bảo tồn lớn nhất không thể được xác định chính xác. Phân tích toàn bộ bộ gen xác định các haplotype của California từ các quần thể phía bắc như là rất đặc trưng, với một lượng lớn các thay đổi axit amin có thể chỉ ra sự thích nghi phân tử; các trình tự vòng lặp D không nhận diện được dòng ti thể độc đáo này. Thứ hai, tác động của đột biến tái diễn dường như gây ảnh hưởng lớn nhất trong các haplotype có quan hệ gần gũi, do mức độ tín hiệu tiến hóa thấp (các đột biến độc nhất đánh dấu các nhánh) so với tiếng ồn tiến hóa (đột biến tái diễn, chia sẻ trong các haplotype không có quan hệ). Đối với các nhà quản lý động vật hoang dã, điều này có nghĩa là các quần thể có giá trị bảo tồn lớn nhất có thể đang đối mặt với nguy cơ lớn nhất bị xác định sai bởi loại hình haplotype vòng lặp D. Thông điệp này rất kịp thời vì nó làm nổi bật những cơ hội mới để căn cứ các quyết định bảo tồn trên thông tin di truyền chính xác hơn.

Mẫu màu sắc của động vật cung cấp hệ thống mô hình tốt cho các nghiên cứu về đa dạng sinh học và tiến hóa của các thích nghi địa phương. Một phương pháp ngày càng phổ biến để nghiên cứu vai trò của lựa chọn cho sự ngụy trang trong các con đường tiến hóa của mẫu màu sắc động vật là trình bày hình ảnh của con mồi trên giấy hoặc màn hình máy tính cho ‘nhà săn mồi’ là con người. Tuy nhiên, chỉ có rất ít nỗ lực đã được thực hiện để xác nhận rằng tỷ lệ phát hiện của con người có thể dự đoán được các mẫu lựa chọn và sự biến đổi tiến hóa của mẫu màu sắc con mồi trong tự nhiên. Trong nghiên cứu này, chúng tôi trước tiên phân tích các cuộc gặp gỡ giữa ‘nhà săn mồi’ là con người và hình ảnh của các dạng màu sắc tự nhiên đen, xám và sọc của loài dế nhỏ đa hình Tetrix subulata được trình bày trên các hình nền của các môi trường sống tự nhiên chưa bị cháy, trung bình hoặc đã hoàn toàn cháy. Tiếp theo, chúng tôi so sánh tỷ lệ phát hiện với ước lượng tỷ lệ bắt giữ và tồn tại của các con dế tự do, và với các ước lượng về tần suất dạng màu tương đối trong các quần thể tự nhiên.

Tỷ lệ dế bị phát hiện và thời gian phát hiện phụ thuộc vào cả mẫu màu sắc của con mồi và loại nền thị giác. Dế được phát hiện thường xuyên và nhanh hơn trên các nền chưa bị cháy hơn là trên các nền đã bị cháy 50% và 100%. Con mồi sọc được phát hiện ít hơn so với con mồi xám hoặc đen trên các nền chưa bị cháy; con mồi xám được phát hiện nhiều hơn so với con mồi đen hoặc sọc trên các nền bị cháy 50%; và con mồi đen được phát hiện ít hơn so với con mồi xám trên các nền đã cháy 100%. Tỷ lệ phát hiện tương ứng với tỷ lệ bắt giữ đã được báo cáo trước đây của con người đối với dế tự do, cũng như tồn tại đặc trưng của dạng màu trong tự nhiên. Tỷ lệ phát hiện cũng được liên kết với tần suất của các dạng sọc, đen và xám trong mẫu T. subulata từ các quần thể tự nhiên đã chiếm các loại môi trường sống ba loại được sử dụng cho thí nghiệm phát hiện.