Wąż brunatny stał się jednym z najbardziej znanych na świecie przykładów gatunku inwazyjnego – i uporczywym bólem głowy dla firm użyteczności publicznej na Guam, które co roku muszą radzić sobie z setkami przerw w dostawie prądu spowodowanych przez węże.

Pochodzący z Australii i Południowego Pacyfiku wąż prawdopodobnie dotarł na Guam po II wojnie światowej, być może ukrywając się w wojskowych samolotach transportowych. Jego przybycie miało katastrofalne skutki: węże brunatne doprowadziły do lokalnego wyginięcia wielu rodzimych ptaków leśnych Guam, a w niektórych częściach tego terytorium USA ich liczba sięga nawet 30 000 węży na milę kwadratową.

Inwazja od dawna zastanawiała biologów, ponieważ uważa się, że populacja na Guam rozpoczęła się od zaledwie kilku węży. Tak ograniczona populacja założycielska zwykle powoduje poważne wąskie gardło genetyczne, zmniejszając zdolność gatunku do adaptacji. Jednak nowe badanie prowadzone przez University at Buffalo, opublikowane 24 lipca w Science Advances, sugeruje, że węże brunatne mają znacznie więcej zmienności genetycznej, niż wcześniej sądzono.

Naukowcy z UB i U.S. Geological Survey (USGS) zastosowali zaawansowane sekwencjonowanie długich odczytów, aby zbadać duże fragmenty genomu węża. Odkryli tysiące wariantów strukturalnych, w tym segmenty DNA, które zostały zduplikowane, usunięte lub przearanżowane. Wiele z tych wariantów było skoncentrowanych w genach związanych z odpornością i węchem.

„Wąż brunatny może nie jest niezwykle zróżnicowany, ale ma ważne źródła różnorodności genetycznej, które były niedoceniane” – mówi współautor badania Trevor Krabbenhoft, PhD, profesor nadzwyczajny na Wydziale Nauk Biologicznych UB.

Ta ukryta różnorodność genetyczna może pomóc wyjaśnić, jak populacja założona przez zaledwie kilka węży przetrwała intensywną chów wsobny, przystosowała się do Guam i rozprzestrzeniła się tak dramatycznie. Odkrycie może być zniechęcające dla agencji, które od dziesięcioleci próbują powstrzymać populację węży brunatnych na Guam – większa elastyczność genetyczna może sprawić, że gatunek inwazyjny będzie bardziej odporny niż wcześniej zakładano.

Jednocześnie wyniki mogą dać nadzieję dla zagrożonych gatunków o małych lub silnie wsobnych populacjach. „Możliwe, że zagrożone gatunki mają większą elastyczność w swoich genach, niż nam się wydaje” – mówi pierwszy autor Christopher Osborne, PhD, były doktorant w laboratorium Krabbenhofta, obecnie biolog wodny w SUNY Oswego.

Gdy zespół przeanalizował próbki uzyskane od USGS Brown Tree Snake Rapid Response Team, zidentyfikował ponad 19 000 wariantów strukturalnych w genomie węża brunatnego. Warianty te nie były rozrzucone losowo – pojawiały się szczególnie często w genach zaangażowanych w funkcje odpornościowe i węch. Węże brunatne silnie polegają na węchu, aby nawigować i polować, a niezwykła różnorodność w ich genach węchowych może również pomóc wyjaśnić zagadkę behawioralną: węże brunatne są znane z jedzenia innych węży w swoim rodzimym zasięgu, ale na Guam rzadko padają ofiarą siebie nawzajem.

„Wyostrzony węch węży może pozwalać im rozpoznawać się nawzajem jako coś bardziej podobnego do rodzeństwa – zwłaszcza biorąc pod uwagę wysoki poziom chowu wsobnego – niż jako ofiary” – mówi Levi Gray, PhD, doktorant w laboratorium Krabbenhofta.

Naukowcy wciąż nie wiedzą, czy warianty strukturalne były obecne przed przybyciem węży na Guam, czy też niektóre pojawiły się po rozpoczęciu inwazji. Ustalenie, kiedy te zmiany się pojawiły, będzie wymagać porównania z wężami brunatnymi z ich rodzimego zasięgu. Jak ujmuje to Gray: „Czy możliwe, że część tej różnorodności pojawiła się po inwazji? Tak, ale musielibyśmy sekwencjonować węże z rodzimych populacji, aby mieć pewność.”