Институт проблем экологии и эволюции им А.Н.Северцова РАН

Анализ генома кроноцких гольцов выявил генетические и онтогенетические признаки их адаптивной радиации

Пресноводные водоёмы занимают менее одного процента поверхности Земли и составляют лишь 0,02% доступных водных местообитаний. Несмотря на это, в пресных водах обитает около 15 000 видов рыб, что составляет 40% всего видового разнообразия современной ихтиофауны. Одним из механизмов формирования современного разнообразия пресноводных рыб является адаптивная радиация, приводящая к образованию пучков (комплексов) фенотипически и экологически различающихся морф или видов. Наиболее известными являются симпатрические комплексы цихловых рыб, населяющих крупные озера Африки, а также многократно повторяющиеся случаи радиации трёхиглой колюшки. Однако многие другие таксоны пресноводных рыб также могут похвастаться, хоть и не столь богатыми по числу форм как у цихловых, и не столь часто и стереотипно повторяющимися как у колюшки, но не менее интересными примерами адаптивной радиации.

Так, в относительно молодом Кроноцком озере (п-ов Камчатка), сформировавшемся в результате схода лавовых потоков, перекрывших основное русло р. Палеокроноцкая около 12 000 лет назад, обитает самый богатый по числу морф пучок лососевых рыб (Salmonidae) (Рис. 1). В его состав входит не менее десяти репродуктивно изолированных, морфологически и экологически различных морф гольцов, образовавшихся в результате стремительной адаптивной радиации запертой в озере популяции анадромной мальмы Salvelinus malma. Этот случай стремительных эволюционных преобразований давно привлекает внимание российских исследователей, в том числе сотрудников Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН), и полученные при его изучении данные внесли серьезную лепту в понимание процессов и факторов, обеспечивающих адаптивную радиацию рыб. Однако ряд ключевых вопросов, касающихся особенностей происхождения данного пучка, а также генетических изменений, сопровождающих становление его морфологического и экологического разнообразия, оставались открытыми.

Ответить на часть вопросов позволил проведенный сотрудниками ИПЭЭ РАН совместно с американскими коллегами анализ консервативной части генома семи экоморф кроноцких гольцов. В частности, было установлено монофилетическое происхождение пучка и реконструирован сценарий его диверсификации: разделение на три независимо дивергируюшие внутри себя линии. Была подтверждена высокая степень репродуктивной изоляции экоморф. Установлены генетические особенности, отличающие озерные формы гольцов от анадромной мальмы. Кроме того, были получены генетические свидетельства того, что ведущую роль в формировании экологического и фенотипического разнообразия кроноцких гольцов сыграл отбор по признакам, связанным с развитием костей черепа, энергетическим обменом и активностью гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной оси, а основным онтогенетическим механизмом формирования разнообразия являются гетерохронии – изменения сроков и темпов онтогенетических процессов. Полученные данные значительно обогатили наши знания о генетических процессах, физиологических, онтогенетических и морфологических изменениях, происходящих при стремительной адаптивной радиации рыб и заложили хорошую основу для развития подобных исследований.

Результаты работ опубликованы в специальном выпуске журнала Development: Uncovering Developmental Diversity.

www.group-telegram.com/us/ieeras.com/957

303 viewsDec 25 at 06:54

Анализ генома кроноцких гольцов выявил генетические и онтогенетические признаки их адаптивной радиации

Пресноводные водоёмы занимают менее одного процента поверхности Земли и составляют лишь 0,02% доступных водных местообитаний. Несмотря на это, в пресных водах обитает около 15 000 видов рыб, что составляет 40% всего видового разнообразия современной ихтиофауны. Одним из механизмов формирования современного разнообразия пресноводных рыб является адаптивная радиация, приводящая к образованию пучков (комплексов) фенотипически и экологически различающихся морф или видов. Наиболее известными являются симпатрические комплексы цихловых рыб, населяющих крупные озера Африки, а также многократно повторяющиеся случаи радиации трёхиглой колюшки. Однако многие другие таксоны пресноводных рыб также могут похвастаться, хоть и не столь богатыми по числу форм как у цихловых, и не столь часто и стереотипно повторяющимися как у колюшки, но не менее интересными примерами адаптивной радиации.

Так, в относительно молодом Кроноцком озере (п-ов Камчатка), сформировавшемся в результате схода лавовых потоков, перекрывших основное русло р. Палеокроноцкая около 12 000 лет назад, обитает самый богатый по числу морф пучок лососевых рыб (Salmonidae) (Рис. 1). В его состав входит не менее десяти репродуктивно изолированных, морфологически и экологически различных морф гольцов, образовавшихся в результате стремительной адаптивной радиации запертой в озере популяции анадромной мальмы Salvelinus malma. Этот случай стремительных эволюционных преобразований давно привлекает внимание российских исследователей, в том числе сотрудников Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН), и полученные при его изучении данные внесли серьезную лепту в понимание процессов и факторов, обеспечивающих адаптивную радиацию рыб. Однако ряд ключевых вопросов, касающихся особенностей происхождения данного пучка, а также генетических изменений, сопровождающих становление его морфологического и экологического разнообразия, оставались открытыми.

Ответить на часть вопросов позволил проведенный сотрудниками ИПЭЭ РАН совместно с американскими коллегами анализ консервативной части генома семи экоморф кроноцких гольцов. В частности, было установлено монофилетическое происхождение пучка и реконструирован сценарий его диверсификации: разделение на три независимо дивергируюшие внутри себя линии. Была подтверждена высокая степень репродуктивной изоляции экоморф. Установлены генетические особенности, отличающие озерные формы гольцов от анадромной мальмы. Кроме того, были получены генетические свидетельства того, что ведущую роль в формировании экологического и фенотипического разнообразия кроноцких гольцов сыграл отбор по признакам, связанным с развитием костей черепа, энергетическим обменом и активностью гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной оси, а основным онтогенетическим механизмом формирования разнообразия являются гетерохронии – изменения сроков и темпов онтогенетических процессов. Полученные данные значительно обогатили наши знания о генетических процессах, физиологических, онтогенетических и морфологических изменениях, происходящих при стремительной адаптивной радиации рыб и заложили хорошую основу для развития подобных исследований.

Результаты работ опубликованы в специальном выпуске журнала Development: Uncovering Developmental Diversity.

BY Институт проблем экологии и эволюции им А.Н.Северцова РАН