Новый способ образования видов

Эволюция нового вида путем гибридизации двух уже описанных видов без изменения числа хромосом — крайне редкое явление в животном мире. До сих пор существует лишь несколько общепринятых эмпирических примеров такого спонтанного (от одного поколения к следующему) пути эволюции, известного как гомоплоидная гибридизация.

Исследовательской группе Акселя Майера, профессора зоологии и эволюционной биологии Констанцского университета, удалось продемонстрировать возникновение нового гибридного вида у цихлид. Вероятно, это первый пример такого генетического метода видообразования у позвоночных, описанный в текущем выпуске Nature Communications.

Исследователи использовали полногеномное секвенирование более 120 особей и другие методы, чтобы показать, что новый гибридный вид произошел от цихлид A. sagittae и A. xiloaensis в кратерном озере Хилоа в Никарагуа.

Еще в 2018 году команда обнаружила в озере рыб, похожих на помесь двух видов. Генетически, в зависимости от маркера, также было обнаружено, что части генома обеих видов присутствуют у этих рыб. «Теперь мы можем секвенировать полные геномы рыб и детальнее изучить, как устроен геном гибридов. Фактически, удалось определить на хромосоме, какая часть гибрида произошла от A. sagittae, а какая — от A. xiloaensis», — говорит Аксель Майер.

Большинство рыб размножаются между собой

Детальный анализ маркеров также позволил определить, что большинство особей нового вида размножаются только между собой, что указывает на формирование нового вида. Также возможны сценарии, когда гибриды возникают из-за «ошибки» в выборе партнера, и их потомство оказывается нефертильным, или когда гибриды скрещиваются с одним из родительских видов («возвратное скрещивание»).

Новый, очень молодой вид, возникший за несколько сотен поколений, не является промежуточным между двумя родительскими видами ни морфологически, ни физиологически, ни экологически. Вместо этого гибриды демонстрируют признаки трансгрессивного фенотипа с чертами, не характерными для родительских видов. В результате они занимают другую экологическую нишу, что позволяет им сосуществовать в озере.

Экологические последствия телосложения

Рыбы отличаются от предков формой хвостового стебля — части тела, к которой крепится хвостовой плавник. «Возможно, поэтому они лучше плавают. Такие пропорции тела часто встречаются у рыб, способных к быстрому ускорению», — объясняет Майер. Это позволяет гибридам осваивать иные кормовые угодья, чем четыре других вида в озере Хилоа, включая оба родительских вида: один имеет удлиненную форму и живет в открытой воде, а другой — более глубокое тело и обитает у берега.

Анализ стабильных изотопов показал, что добыча нового вида включает других рыб, крабов и креветок — то есть находится высоко в пищевой цепи. Вероятно, особи нового вида являются наиболее успешными хищниками в озере.

Уникальная экологическая ниша

Новый гибридный вид занимает уникальную экологическую нишу, что очень важно в небольшой экосистеме озера Хилоа диаметром чуть более километра. «Предпосылкой для длительного сосуществования видов в таком ограниченном месте является отсутствие конкуренции между ними», — говорит Аксель Майер. Особенно учитывая, что видообразование произошло не на большом географическом расстоянии, а в симпатрических условиях, в той же небольшой среде обитания, что и у исходных видов.

Сочетание полногеномного секвенирования, морфометрии и анализа стабильных изотопов позволило исследователям понять, как эволюционировал новый вид. В новом исследовании ученые изучают, как часто происходят «ошибки», когда гибридным рыбам предоставляется выбор размножаться друг с другом или с особями родительских видов.

Остается один вопрос: как генетически контролируется выбор партнера?