Az erdővel együtt a genetikai változatosságot is kiirtották a Kárpátokban

Magyar kutatók a Retyezát-hegység gleccsertavi üledékeibe zárt tizenegyezer éves lucfenyőpollenek és növényi fosszíliák vizsgálatával megállapították, hogy az egykori populáció genetikai változatossága, és így feltehetőleg alkalmazkodási képessége is jóval nagyobb volt, mint a mai állományé. Ennek egyik okát az elmúlt kétezer év erdőirtásaiban látják, amit a tavi üledéken végzett pollenvizsgálatok egyértelműen alátámasztottak.

Az ősi DNS kutatása állatok (például a gyapjas mamut) esetében a jó megtartású csontoknak és mumifikálódott ősemlőspéldányoknak köszönhetően napjainkra teljes mitokondriális DNS-szekvenciák rekonstrukcióját is lehetővé tette (a mitokondrium saját DNS-sel rendelkező, a sejt energia-előállításában és annak elraktározásában szerepet játszó sejtszervecske). Ezzel szemben a fosszilis növények DNS-ének kutatása még gyermekcipőben jár.

Ezért is figyelemre méltó egy magyar kutatócsoport munkája. Magyari Enikő, a Magyar Tudományos Akadémia és a Magyar Természettudományi Múzeum Paleontológiai Kutatócsoportjának munkatársa és kollégái a Déli-Kárpátok Retyezát-hegycsoportjában elhelyezkedő Fenyők-közti-tó üledékéből vett parányi lucfenyőpollent és -magokat tanulmányoztak. A vizsgált rétegek a kora holocén felmelegedés idején (körülbelül 11 ezer évvel ezelőtt) rakódtak le. A szerencsés véletlennek köszönhetően a feldolgozás során egy teljes lucfenyőtobozra is bukkantak az üledékben. A kutatók sikerrel vonták ki és analizálták a tizenegyezer éves lucfenyőmagvakból és -pollenből származó örökítőanyagot. A fosszilis DNS-t a Magyar Természettudományi Múzeum DNS-laboratóriumában vizsgálták. A kutatás eredményeiről a BMC Evolutionary Biology folyóiratban számoltak be.

A Fenyők-közti-tó látképe (Taul dintre Brazi, Retyezát-hegység, 1740 m)

A jégkorszakot lezáró hirtelen felmelegedés a Retyezát-hegységben a lucfenyő gyors terjedését eredményezte a szubalpin övben (1700 méteren) az alacsonyabb magasságban megbújó menedék élőhelyekről (refúgiumokból). Az ősi DNS-szekvenciák pontosan ennek a terjedőben lévő állománynak a genetikai összetételébe engedtek betekintést. Mivel a fosszilizálódás során a DNS rövid szakaszokra törik szét, a kutatók a ma élő egyedekben olyan rövid (150-200 bázispárból álló) DNS-szakaszokat kerestek, ahol a bázissorrend változatosságot mutat (ezeket a változatokat nevezzük alléleknek).

A fotoszintézisért felelős zöld színtest (kloroplasztisz) egyszerű felépítésű kettős spirálján több ilyen régiót is találtak. Ezeket a DNS-szakaszokat a fosszilis mintákban is sikerült kimutatni, és a bázissorrendjüket is meghatározták. A kutatás némileg meglepő eredményt hozott: a tizenegyezer éves fosszíliák genetikai variabilitása nagyobb volt, mint a területen ma élő lucfenyőké. Ez az eredmény arra utal, hogy az elmúlt 11 ezer évben bizonyos alléltípusok eltűntek.

A Fenyők-közti-tó üledékének időskálája és rétegsora, rajta a fosszilis pollen- és tobozminták helyzetével és a munkafolyamat részleteivel

A genetikai variabilitás csökkenését általában demográfiai változások okozzák, például hirtelen állománycsökkenés. Ezt az úgynevezett palacknyak-effektust kiválthatja a klíma hirtelen megváltozása és az erdőirtás is. A vizsgált üledékbe zárt pollenek mennyiségi elemzéséből a kutatók nyomon tudták követni a lucfenyő mennyiségi változását az elmúlt 11 ezer évben. Arra a következtetésre jutottak, hogy a genetikai változékonyság csökkenését valószínűleg a vaskor második felében (körülbelül 2000 éve) és különösen a középkorban ismételten végrehajtott erdőirtások okozták, amelyek nagy, összefüggő állományokat semmisítettek meg. Az erdőirtás részben a növekvő faszükséglet kielégítését, részben a hegyi legelők kialakítását szolgálta a legeltető állattartás számára.

Ha egy faj genetikai variabilitása csökken, akkor ezzel együtt csökkenhet az alkalmazkodóképessége is a megváltozott környezeti feltételek között. Bár a lucfenyőnek még nagy összefüggő állományai vannak a Retyezátban és a Kárpátok más hegységeiben, ez a kutatás felhívta a figyelmet arra, hogy a lucfenyőállományok diverzitása és így alkalmazkodóképessége az erdőgazdálkodás következtében mára jelentősen csökkenhetett. Egy olyan hegységben, ahol a lucfenyő mellett számos más növény- és állatfaj talált menedéket az eljegesedés idején, különösen fontos az élővilág és vele együtt a genetikai sokféleség védelme.

Dulai Alfréd, Magyari Enikő, Buczkó Krisztina, Bálint Miklós