The barking deer enigma

Większość lasów w Indiach jest domem dla indyjskiego muntjac, zwanego również szczekającym jeleniem. Znalezione w całych południowych Indiach, w tym Ghatów Zachodnich, w suchych lasach środkowych Indii, wiecznie zielonych lasach umiarkowanych Himalajów i gęstych lasach deszczowych północno-wschodnich Indii, muntjacs indyjskie są cichym i samotnym gatunkiem.

Relegated do listy zwierząt ofiarnych dla mięsożerców, takich jak tygrysy, lamparty i dholes w Indiach, są one rzadko badane dla ich własnego dobra i tak niewiele wiadomo o tym gatunku. W rzeczywistości naukowcy nie są nawet pewni, czy wszystkie indyjskie muntjacs są tego samego gatunku. Kilka prac naukowych w ostatnich latach rzuciło światło na muntjac, ale wciąż więcej trzeba wiedzieć o tym nieśmiałym zwierzęciu, które wydaje krótki dźwięk szczekania jak pies, gdy jest zaalarmowane.

Muntjacs, lub Muntiacus w języku łacińskim, to grupa gatunków jeleni żywiących się liśćmi, występujących w południowej i południowo-wschodniej Azji. Do lat 80. ubiegłego wieku znano tylko kilka gatunków z tej prastarej linii. Ale pod koniec XX wieku naukowcy i przyrodnicy, wspomagani informacjami od lokalnych społeczności, natknęli się na kilka gatunków muntjacs w Chinach, Wietnamie, Birmie i wschodnim Arunachal Pradesh w Indiach.

Obecnie, Międzynarodowa Unia Ochrony Przyrody (IUCN), uznaje 13 gatunków muntjacs. Większość z tych gatunków są nieuchwytne i często ograniczone do małych kieszeni lasów, z wyjątkiem grupy czerwonych muntjac, który obejmuje indyjski muntjac. Przez długi czas czerwone muntjacs z północno-wschodniego Pakistanu, Indii, Bangladeszu, Sri Lanki, południowych Chin, Wietnamu, Laosu, Tajlandii, Malezji i wysp, takich jak Borneo i Sumatra, były uważane za indyjskie muntjac – Muntiacus muntjac.

W 1990 roku dwaj taksonomowie, Colin Groves i Peter Grubb zasugerowali, że czerwone muntjacs były grupą z kilkoma różnymi gatunkami. W 2011 r. taksonomowie napisali, że same Indie prawdopodobnie miały trzy różne gatunki. W północno-wschodnich Indiach, Nepalu i części Myanmaru zasugerowali, że był to gatunek, który nazwali Muntiacus vaginalis. To, według nich, było różne od czerwonych muntjacs w północno-zachodnich i środkowych Indiach – Muntiacus aureus – i czerwone muntjacs w zachodnich Ghats i Sri Lance były trzeci odrębny gatunek – Muntiacus malabaricus. Oryginalny Muntiacus muntjac Groves i Grubb napisał był ograniczony do kontynentalnej Malezji i wysp Sunda.

Co było podstawą podziału?

Co sprawia, że gatunek jest wyjątkowy i różni się od innego, to złożone pytanie. Ale naukowcy w dużej mierze zgadzają się, że jeśli zestaw zwierząt lub roślin może rozmnażać się ze sobą i produkować płodne potomstwo, można je uznać za ten sam gatunek. Ten sam przodek może dać początek kilku nowym gatunkom, które są ze sobą spokrewnione w różnym stopniu. Proces ten nazywany jest specjacją.

Drastyczna zmiana w środowisku lub odkrycie nowego źródła pożywienia może doprowadzić do tego, że niektóre osobniki jednego gatunku zmienią swoją dietę lub zachowanie. Bariery fizyczne, takie jak nowo utworzone góry lub rzeki może również oddzielić dwie populacje tego samego gatunku, tak, że nie są one w stanie kojarzyć i mieszać genów.

Z biegiem czasu (tysiące lub miliony lat), organizmy, które dostosowały się do nowych sytuacji, w wyglądzie, zachowaniu lub cechach fizycznych, z oryginalnego gatunku. Stają się one tak różne w ich genetycznym makijażu, że nie mogą mieć płodnego potomstwa ze sobą. Biolodzy nazywają to izolacją reprodukcyjną.

Aby dowiedzieć się, czy dwie populacje organizmu stały się reprodukcyjnie izolowane, taksonomowie zazwyczaj porównują ich rozmieszczenie, aby zobaczyć, czy istnieje jakakolwiek bariera, ich cechy fizyczne, takie jak rozmiar, kolor, uzębienie lub układ kostny i ich zachowanie. U niektórych gatunków muntjacs różnice te są łatwo zauważalne. Na przykład różnice wielkości między maleńkim muntiacus puhoatensis z Putao a dużym muntiacus vuquangensis.

Czerwone muntjacs są bardziej mylące. „Niepewność taksonomiczna wokół (czerwonych) muntjacs pochodzi w dużej mierze z faktu, że są one jedną z najszerzej rozpowszechnionych grup muntjacs i mają bardzo podobne cechy ekologiczne i morfologiczne – kryteria stosowane do tej pory do opisywania gatunków/podgatunków w obrębie czerwonych muntjacs”, stwierdza Renata Martins, biolog ewolucyjny z Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research, Berlin, Niemcy.

Jak zauważa Martins, która w ramach swoich badań doktoranckich badała linie rozwojowe muntjacs, pod względem wyglądu i zachowania muntjacs w całej Azji są mniej więcej podobne. Ich sierść ma kolor od jasnobrązowego do czerwonawego. Samce mają małe kły i bardzo krótkie poroże w sezonie lęgowym. Samice zamiast poroża mają małe kościste gałki. W przeciwieństwie do niektórych innych pokrewnych gatunków jeleniowatych, kundle czerwone nie są ograniczone do lasów deszczowych. Na przykład w Indiach szprotki czerwone występują w wilgotnych lasach północno-wschodnich i zachodnich Ghatów, a także w suchych lasach zaroślowych środkowych Indii.

Różna liczba chromosomów

To nie te cechy zewnętrzne odróżniały Muntiacus muntjac od Muntiacus vaginalis. To było coś wewnątrz ich ciała – liczba chromosomów, które mieli.

Grupa muntjac ma największą różnorodność w ich liczbie chromosomów wśród ssaków. Podczas gdy chiński lub Reeves muntjac ma 46 chromosomów, czarny muntjac i Gongshan muntjac mają osiem chromosomów w samice i dziewięć w samce i Fea’s muntjac ma 13 chromosomów w samice i 14 w samce. W 1970 roku odkryto, że Indian muntjacs z Garo Hills, z północnej części południowo-wschodniej Azji i południowych Chin miał tylko sześć chromosomów u samic, siedem u samców, najniższy dla każdego ssaka.

Naukowcy szacują, że ich bezpośredni przodek miał 70 chromosomów i muntjacs są zdolne do szybkiego łączenia wielu chromosomów, aby kilka dużych chromosomów. Ponieważ DNA wewnątrz chromosomów nie ulega większym zmianom – jest to po prostu pojemnik – ich wygląd i zachowanie są podobne, ale są one odizolowane reprodukcyjnie. Chiński muntjac nie może produkować płodnego potomstwa z indyjskim muntjac.

Biologowie teoretyzują, że ten rodzaj szybkiej zmiany w liczbie chromosomów był przyczyną tak wielu różnych gatunków muntjacs, mimo że w ekologii i zachowaniu są one w dużej mierze podobne. Teoria ta szczególnie zyskała na wiarygodności w przypadku czerwonych muntjacs.

Wszystkie czerwone muntjacs nie są takie same

Przez długi czas zakładano po prostu, że wszystkie czerwone muntjacs w całej Azji miały taki sam kariotyp (liczba i wygląd chromosomów w jądrze) jak kariotyp muntjacs indyjskich. Jednak Groves i Grubb przeanalizowali jedną samicę czerwonego muntjac z Malezji i odkryli, że miała ona osiem chromosomów. Inny kariotyp oznaczał, że istniały dwie populacje i były one reprodukcyjnie izolowane.

Twierdzili, że ta różnica w kariotypie wraz z pewnymi różnicami w wielkości ciała, wielkości poroża i kolorze, wystarczyła, aby wykazać, że indyjski muntjac był co najmniej dwoma różnymi gatunkami. W 2014 roku Międzynarodowa Unia Ochrony Przyrody (IUCN) wstępnie zaakceptowała klasyfikację Grovesa i Grubba dwóch gatunków czerwonych muntjac i zmieniła ich nazwę na północny czerwony muntjac (który obejmuje populacje w południowej Azji, Myanmar, Wietnam, Chiny i Laos) południowy czerwony muntjac (południowe części południowo-wschodniej Azji, w tym Malezja i region Sunda).

Ale naukowcy, którzy oceniają ryzyko gatunków dla IUCN, wezwał więcej badań wskazując, że kariotypy wielu czerwonych osobników muntjac w całym zakresie gatunku byłoby potrzebne, aby być naprawdę pewne. „Wydaje się, że nie było żadnych istotnych dalszych badań tego podziału taksonomicznego od 2008 r., a zatem ponowna ocena z 2014 r. w dużej mierze ze względu na status quo utrzymuje to traktowanie taksonomiczne”, zauważono na stronie internetowej IUCN.

Jeśli chodzi o twierdzenie Grovesa i Grubba, że indyjskie muntjacs w środkowych Indiach (Muntiacus aureus) i Ghats Zachodnich i Sri Lance są (Muntiacus malabaricus) były również odrębnymi gatunkami, dowody wydają się jeszcze bardziej chwiejne. Zwracają uwagę na różnicę w kolorze sierści populacji muntjac z różnych części kraju.

Muntiacus vaginalis, indyjski muntjac ze wschodnich części kraju, jest opisany jako ciemnoczerwony, z brązowymi do szarych kończyn poroża od dziewięciu do dwunastu centymetrów wielkości. Muntjacs z Ghatów Zachodnich, M. malabaricus, według Grovesa i Grubba są znacznie bledsze, prawie jasnobrązowe, a poroże ma mniej niż 9,5 centymetra, podczas gdy M. aureus z centralnych Indii jest najwyraźniej najmniejszym gatunkiem i najbardziej bladym, prawie żółtym kolorem z porożem, które ma mniej niż 10 centymetrów.

Groves i Grubb nie podają informacji o tym, ile pojedynczych muntjacs badali w całym kraju i jak konsekwentnie znajdowali te różnice, co jest problematyczne, ponieważ te różnice w kolorze nie wydają się być jednolite. IUCN wskazuje, że nie rozważa żadnych alternatywnych wyjaśnień dla różnic w cechach fizycznych w całym kraju.

Międzynarodowy organ przyznaje, że indyjski muntjac może rzeczywiście być wieloma gatunkami. Jednak dokumentacja takich gatunków, zwłaszcza w celu zachowania stabilności taksonomicznej, wymaga, aby ciężar dowodu spoczywał na autorach próbujących dokonać podziału taksonomicznego” – czytamy na stronie IUCN. Choć Groves i Grubb nie przedstawili żadnego nowego dowodu, praca doktorska Martinsa wykazała, że coś może być na rzeczy.

Analiza mitochondrialnego DNA w celu prześledzenia linii matczynej

Biolog Martins i jej koledzy wyodrębnili mitochondrialne DNA z części czerwonych muntjac (takich jak czaszki i poroża) zebranych z całej Azji i zachowanych w muzeach historii naturalnej w Europie, a także świeże DNA ze zwierząt skłusowanych w Wietnamie. Większość próbek pochodziła z południowo-wschodniej Azji (w tym Chin, Wietnamu, Tajlandii, Malezji i wysp Sunda).

W południowej Azji, dziewięć próbek zostały wykorzystane z północnych Indii (tylko Himachal Pradesh), wschodnich Indii i południowych Indii i jeden z Sri Lanki i jeden z Nepalu. Także pooled w DNA informacja archiwizować od the Zachodni Ghats. Istnieją dwa rodzaje DNA w organizmie. Jądrowe DNA, który jest przekazywany przez obu rodziców do potomstwa i jest obecny w jądrze (system kontroli komórki) i mitochondrialnego DNA, który jest wyłącznie przekazywane przez jednego z rodziców, zwykle matki do dziecka i jest przechowywany w mitochondriach (energii produkującej części komórki).

Większość informacji genetycznej o gatunku jest obecny w jądrowym DNA. Mitochondrialne DNA ma tylko bardzo małą część tej informacji. Ale ponieważ mitochondrialne DNA może być przekazywane tylko z matki na dziecko, to pozwala nam śledzić całą linię matczyną osobnika.

Badanie wykazało, że wszystkie próbki czerwonego muntjac badali wpadł w trzech odrębnych linii matczynych. Najstarsza linia pochodziła z populacji Sri Lanka-Zachodnie Ghaty. Czerwone muntjacs z północnych Indii i północnej SE Azji spadły do jednej linii macierzystej, którą autorzy nazwali Mainland linii i czerwone muntjacs z Malezji i wysp Sunda utworzyły inną linię.

Dwie ostatnie linie były podobne do klasyfikacji IUCN północnych i południowych czerwonych muntjacs, ale Sri Lanka-Western Ghats linii wydają się całkowicie odrębne. Wyniki sugerują, że twierdzenie Grovesa i Grubba o odrębnym gatunku Sri Lanka -Western Ghats musi być przynajmniej zbadane.

„Rzeczywiście, było to bardzo ważne odkrycie naszego badania”, stwierdził Martins. „Niestety, nie byliśmy w stanie uzyskać więcej próbek z tych regionów, aby móc ocenić zmienność genetyczną wśród obecnych tam populacji”, dodała. „Jednak znaleźliśmy mocne dowody na to, że są to bardzo odrębne populacje od pozostałych czerwonych muntjacs.”

W Indiach istnieje kilka gatunków, które występują tylko w lasach deszczowych Ghatów Zachodnich w południowych Indiach i lasach deszczowych północno-wschodnich Indii, ale nigdzie pomiędzy nimi. Jedna z teorii głosi, że kiedy Indie po raz pierwszy połączyły się z Azją, cały indyjski obszar lądowy był prawdopodobnie wilgotnym, wiecznie zielonym lasem. Ale intensywny okres chłodzenia mógł wysuszyć środkowe Indie, pozostawiając niektóre gatunki uwięzione w małych płatach wilgotnych lasów w Ghatach Zachodnich i północno-wschodnich Indiach. To dlatego te dwa regiony mają kilka gatunków lub przynajmniej pokrewnych gatunków we wspólnym takich azjatyckich Fairy Bluebird lub latające lizards.

Jednakże, w przeciwieństwie do fairy bluebird, czerwone muntjacs są dziś znaleźć w suchych lasach w południowych i środkowych Indiach, jak również lasów na północy. Tak więc, co wyjaśnia odrębną linię w grupie Ghaty Zachodnie – Sri Lanka?

Martins spekuluje, że podczas jednej z wielu zmian klimatycznych, które miały miejsce w tym regionie, niektóre populacje czerwonych muntjacs musiały skolonizować suche obszary. Inne musiały pozostać w regionie Ghatów Zachodnich-Sri Lanki na tyle długo, by stać się genetycznie odmienne, być może zmieniając swój kariotyp.

„Muntjacs są szeroko badane pod kątem ich ekstremalnych wariacji chromosomalnych. Gatunki o bardzo różnym kariotypie nie są w stanie wyprodukować zdolnego do życia potomstwa. Dlatego też, jeśli rzeczywiście takie bariery dla przepływu genów jak różny kariotyp powstały podczas izolacji populacji Ghatów Zachodnich i północnych Indii, to mogłoby to wyjaśnić, dlaczego są one nadal genetycznie odizolowane po powrocie gatunku do Indii Środkowych.” Podkreśla jednak ostrożność podczas teoretyzowania. „Jednakże, o ile wiemy, badania kariotypu na osobnikach z Ghatów Zachodnich lub Sri Lanki są nadal brakujące.”

Czy to oznacza, że Indie Środkowe mogą mieć swój własny podgatunek lub gatunek, Muntiacus aureus, jak sugerowali Groves i Grubb? Ponieważ badanie nie wykorzystało żadnych próbek z tego regionu, Martins odmawia spekulacji dodając: „Wierzę, że część taksonomicznej niepewności w tej grupie wynika ze spekulacji opartych na bardzo małych próbkach (czasami, pojedynczych osobnikach) do większej grupy.”

„Pobieranie próbek z innych regionów, takich jak regiony górskie lub suche strefy Indii, będzie miało pierwszorzędne znaczenie dla wyjaśnienia taksonomii czerwonych muntjacs i do ewentualnego znalezienia odrębnych i unikalnych populacji, które są dziś ukryte w dużych M. vaginalis i M. muntjac”, stwierdza.

„Trzeba pobierać więcej próbek”, zgodziła się Uma Ramakrishnan, biolog ewolucyjny z Narodowego Centrum Nauk Biologicznych (NCBS), Bangalore. Ramakrishnan, który nie jest częścią żadnego z badań omawianych tutaj ostrzega przed użyciem tylko mitochondrialnego DNA, który pochodzi tylko od matki i nie uchwycić pełny obraz. „Idealnie, jeśli można uzyskać próbki, należy spojrzeć na morfologii, jak również DNA i chcesz uzyskać więcej niż genomu mitochondrialnego.”

Martins ma nadzieję, że biolodzy będą w stanie to zrobić w przyszłości. „Dzięki postępom w technologii sekwencjonowania możemy spodziewać się, i już widzimy, łatwiejszego dostępu do jądrowego DNA. Badanie nDNA będzie miało ważne implikacje w zrozumieniu adaptacji gatunków i pomoże rozwiązać intrygujące relacje filogenetyczne.”

Ramakrishnan zaznaczył również, że aby naprawdę rozwiązać taksonomiczne zamieszanie związane z gatunkiem, próbki DNA musiałyby zostać zebrane z większości jego zasięgu. Ale to jest, gdzie wszechobecna natura czerwonych muntjacs może być przeszkodą. Istnieją wyzwania do pobierania próbek w tak wielu różnych miejscach w całej czerwonej muntjac’s range.

Jedna opcja wskazała jest uzyskanie próbek komórek z czerwonych muntjacs w niewoli. To wydaje się jak realne opcje w Indiach co najmniej. Istnieje 141 centralnych ogrodów zoologicznych rządu w kraju. Co najmniej 63 z nich mają czerwone eksponaty muntjac i znajdują się one w całym kraju, w tym stanów takich jak Himachal Pradesh na północy, Ooty w Ghats Zachodnich i Madhya Pradesh w środkowych Indiach i Arunachal Pradesh w północno-wschodniej.

Ale czy to ma jakiekolwiek znaczenie? Co będzie mieć wiele gatunków jelenia baraniego osiągnąć?

To może zależeć od tego, jak widzimy biznes identyfikacji i klasyfikacji gatunków. Taksonomia, z jednej strony, zaspokaja odwieczną ludzką potrzebę umieszczania świata (w tym przypadku świata żywego) w zgrabnych kategoriach. W tym sensie identyfikacja gatunków i podgatunków może wydawać się króliczą norą organizacji. Z drugiej strony, rozległe drzewa genealogiczne mogą nam pokazać, jak długą drogę przebyły organizmy w sensie ewolucyjnym, gromadząc po drodze niezwykłe adaptacje i mutacje. W ten sposób mogą one opowiedzieć historię samej planety.

„Chciałbym zobaczyć więcej badań nad taksonomią tego/tych gatunków”, stwierdził Martins. „Czerwone muntjacs są naprawdę fascynującą grupą, z ewolucyjnego punktu widzenia (na przykład z różnicami kariotypowymi), ale także świetnym modelem do badania, jak przeszłe zmiany klimatyczne wpłynęły na ewolucję ssaków w punkcie zapalnym bioróżnorodności.”

Ramakrishnan, który jest genetykiem zajmującym się ochroną przyrody, sugeruje, że może istnieć pewna praktyczna wartość w rozwiązywaniu kwestii taksonomicznych, jak również. „Jest to przydatne, jeśli patrzysz na ewolucyjnie znaczące jednostki dla ochrony. Na przykład, załóżmy, że muntjacs wyginęły w jakimś miejscu, jak powinniśmy sobie z tym poradzić? Czy powinniśmy je reintrodukować? Skąd powinniśmy je ponownie wprowadzić? I to może również informować o rzeczach takich jak znaczące jednostki zarządzania”, zapytała.

To może być szczególnie pilne w przypadku populacji Western Ghats-Sri Lanka według Martins. „Biorąc pod uwagę odrębność genetyczną tej populacji, ich ograniczenie przestrzenne i presję człowieka na ich siedliska, można bezpiecznie powiedzieć, że dalsza ocena i ocena ich statusu ochrony jest przyznana.”

CITATION:

Martins, R. F., Fickel, J., Le, M., Van Nguyen, T., Nguyen, H. M., Timmins, R., … & Wilting, A. (2017). Phylogeography of red muntjacs reveals three distinct mitochondrial lineages. BMC Evolutionary Biology, 17(1), 34.

Timmins, R.J., Steinmetz, R., Samba Kumar, N., Anwarul Islam, Md. & Sagar Baral, H. (2016). Muntiacus vaginalis. The IUCN Red List of Threatened Species 2016: e.T136551A22165292. http://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2016-1.RLTS.T136551A22165292.en. Pobrano 05 kwietnia 2019

Groves, C., & Grubb, P. (2011). Ungulate taxonomy. JHU Press.

Wang, W., & Lan, H. (2000). Rapid and parallel chromosomal number reductions in muntjac deer inferred from mitochondrial DNA phylogeny. Molecular Biology and Evolution, 17(9), 1326-1333.

Groves, C. P., & Grubb, P. (1990). Muntiacidae. In Horns, Pronghorns, and Antlers (pp. 134-168). Springer, New York, NY.

.