Южноамериканские кошки — небольшие хищники рода Leopardus, обитающие в Южной и Центральной Америке. Внешне многие из них очень похожи: это сравнительно мелкие кошки с пятнистой шерстью, приспособленные к жизни в лесах и горных экосистемах. Из-за этого границы между видами долгое время оставались не вполне ясными. Теперь исследование геномов современных и музейных образцов показало, что группа южноамериканских кошек устроена значительно сложнее, чем предполагала прежняя классификация.

 В исследовании, опубликованном в Current Biology, ученые использовали полногеномные данные, митохондриальные геномы, морфологические признаки и материалы музейных коллекций. Всего анализ включал 40 образцов, для которых удалось получить данные полных геномов, а общее число изученных экземпляров с учетом образцов, представленных только митохондриальной ДНК и морфологическими данными, достигло 45.
 
Особенно важную роль сыграли музейные образцы. Для некоторых популяций получить свежие биологические материалы практически невозможно, поэтому исследователи извлекали ДНК из сохранившихся в коллекциях экземпляров. Такой подход называют музеомикой — использованием музейных образцов для геномных исследований. В данном случае она позволила сравнить современные популяции с представителями тех групп, для которых живые животные практически недоступны.
 
Ученые обнаружили шесть глубоко разделившихся генетических линий южноамериканских кошек. При этом в рамках принятой авторами консервативной таксономической схемы они соответствуют пяти видам: южной тигровой кошке (Leopardus guttulus), онцилле (L. tigrinus), восточной тигровой кошке (L. emiliae), облачной тигровой кошке (L. pardinoides) и ранее неизвестному виду из Боливийских Юнгас — Leopardus tilcayo. Шестая линия, обнаруженная в Перуанских Юнгас, признана новым подвидом Leopardus tigrinus antisuyo.
 
Новый вид Leopardus tilcayo происходит из горных лесов Боливии. Типовой экземпляр был найден неподалеку от Арапаты в департаменте Ла-Пас, на высоте около 1570 метров. Местное название животного — "тилькайо" — и стало основой видового имени.
 

Генетические данные показывают, что L. tilcayo отделилась от общего эволюционного ствола с линиями L. tigrinus и L. pardinoides примерно 1,4 миллиона лет назад, в раннем плейстоцене. Вероятно, разделение популяций было связано с изменениями климата и фрагментацией горных лесов, однако авторы рассматривают это как биогеографическую гипотезу, а не как окончательно установленный механизм.
 
По внешнему виду L. tilcayo занимает промежуточное положение между несколькими близкими формами. Длина тела составляет примерно 42,5–50,5 сантиметра, хвоста — 25–26,5 сантиметра. Спина светло-коричневая, вдоль середины проходит более темная полоса, конечности светлее. На боках расположены относительно крупные неправильные темно-коричневые или черные розетки. Многие из них остаются открытыми или замыкаются лишь частично и не сливаются друг с другом.
 
От облачной тигровой кошки L. pardinoides новый вид отличается более короткой шерстью, менее контрастной окраской и более крупными, неправильными открытыми розетками. Хвост у него менее пушистый и не имеет характерных широких полностью замкнутых колец. От L. tigrinus L. tilcayo отличается более крупными и неправильными пятнами на боках и относительно длинным, более густым хвостом. От южной тигровой кошки L. guttulus его отличают более крупные и неоднородные отметины, меньший контраст рисунка на спине и относительно длинный хвост.
 
Однако именно геномные данные позволили увидеть различия, которые не всегда очевидны по внешности. Среди почти 29,3 миллиона изученных транзиционных вариантов нуклеотидов в среднем около 1,39 миллиона участков генома различали L. tilcayo и перуанскую форму L. tigrinus antisuyo, а около 1,49 миллиона — L. tilcayo и L. pardinoides. Такое генетическое расхождение указывает на длительную независимую эволюцию этих линий.
 

Не менее интересной оказалась история перуанской тигровой кошки. Исследователи обнаружили, что животные из Перуанских Юнгас генетически ближе к северной тигровой кошке из Гвианского щита, чем к расположенной географически гораздо ближе боливийской L. tilcayo. Перуанская и гвианская линии разделились примерно 490 тысяч лет назад. Несмотря на глубокое генетическое различие, авторы пока сохранили перуанскую форму в составе L. tigrinus, присвоив ей статус подвида — L. tigrinus antisuyo. Название "antisuyo" отсылает к Антисую, одному из четырех исторических регионов империи инков.
 
Такая ситуация хорошо показывает, почему географическое расстояние не всегда напрямую отражает родство организмов. Амазонские леса разделяют современные ареалы этих кошек, но в прошлом между отдельными горными и переходными экосистемами могли существовать пути расселения. Авторы предполагают, что связь между популяциями Перу и Гвианского щита могла проходить через переходные ландшафты по краям Амазонии, включая предгорья Анд, Юнгас и экотоны между амазонскими лесами и саваннами Серрадо. При этом речь идет именно о реконструкции возможной истории расселения.
 
Еще сложнее картина становится при сравнении ядерной и митохондриальной ДНК. В некоторых случаях эти два источника информации дают разные представления о родстве. Причиной могут быть интрогрессия — проникновение генов одной линии в геном другой после гибридизации, неполное сортирование наследственных вариантов и так называемая митохондриально-ядерная дискордантность.
 
У L. tilcayo, например, примерно 15 процентов ядерного генома несут признаки интрогрессии от L. tigrinus antisuyo. При этом митохондриальные геномы двух исследованных особей L. tilcayo оказались связаны с более древними предками, родственными Leopardus geoffroyi. Иными словами, разные части генома могут сохранять следы разных эпизодов эволюционной истории.
 

Это не означает, что современные южноамериканские кошки просто представляют собой набор недавно возникших гибридных популяций. Напротив, полногеномные данные показывают существование нескольких глубоко дивергировавших линий. Следы обмена генами лишь свидетельствуют о том, что их эволюция не всегда происходила по строго раздельным ветвям: после расхождения популяций между ними могли сохраняться контакты и происходить редкие скрещивания.
 
Геномные данные также позволили исследователям оценить изменения эффективной численности популяций — генетического показателя, который характеризует не фактическое количество животных, а размер популяции с точки зрения передачи генов следующим поколениям. По расчетам авторов, за время эволюционной истории эффективная численность L. pardinoides сократилась примерно на 80 процентов. Для L. tilcayo, L. emiliae и L. guttulus снижение оценивается примерно в 61–63 процента.
 
Эти оценки пока нельзя напрямую переводить в количество живущих сегодня кошек. Кроме того, для некоторых таксонов исследователям удалось изучить всего несколько особей — от одного до пяти. Поэтому авторы рассматривают полученные демографические реконструкции как предварительные и подчеркивают необходимость дальнейшего геномного отбора проб.
 
Новое исследование меняет не столько внешний облик южноамериканских кошек, сколько представление о масштабе их эволюционного разнообразия. Животные, которые долгое время объединялись в несколько внешне похожих форм, оказались набором генетически обособленных линий с собственной историей происхождения, расселения и обмена генами.
 
С учетом новых результатов группа южноамериканских кошек включает Leopardus guttulus, L. emiliae, L. pardinoides, новый вид L. tilcayo и L. tigrinus, представленный номинативным подвидом L. tigrinus tigrinus и новым L. tigrinus antisuyo. Таким образом, геномика позволила обнаружить биологическое разнообразие, которое оказалось трудно распознать только по внешним признакам.

Для охраны природы это имеет практическое значение. Если несколько генетически самостоятельных линий объединить в один широко распространенный вид, состояние каждой отдельной популяции может потеряться за усредненными показателями. Авторы поэтому предлагают рассматривать выявленные виды и подвиды как самостоятельные единицы при дальнейшей оценке их состояния и разработке природоохранных мер.
 
История южноамериканских кошек показывает и более общий принцип современной систематики: вид не всегда можно надежно определить по внешнему виду или одному фрагменту ДНК. Эволюция оставляет следы сразу в нескольких слоях генома, причем эти следы могут противоречить друг другу. Полногеномный анализ музейных и современных образцов позволяет восстановить эту сложную историю и обнаружить виды, которые до недавнего времени оставались скрытыми внутри уже известных таксонов.