Океанская форель адаптировалась к пресной воде за 120 лет

Радужная форель (steelhead trout), представитель семейства лососёвых, обитающий и растущий в Тихом океане, генетически адаптировалась к пресноводной среде озера Мичиган менее чем за 120 лет.

Форель была намеренно интродуцирована в озеро Мичиган в конце 1800-х годов для поддержки рекреационного и коммерческого рыболовства. В своём естественном ареале, простирающемся от Калифорнии до России, форель вылупляется в пресноводных реках, мигрирует в океан и возвращается в пресную воду для нереста. Эта миграция позволяет рыбе питаться в океане, где она может вырастать крупнее и производить больше икры, чем если бы оставалась в пресноводных реках всю жизнь.

Форель, интродуцированная в озеро Мичиган, продолжает нереститься в мелких пресноводных притоках и ручьях, но теперь рассматривает полностью пресноводную среду Великих озёр как замену океану. После интродукции форель начала естественное воспроизводство и создала самоподдерживающиеся популяции по всем Великим озёрам. Чтобы изучить адаптацию, команда под руководством Марка Кристи из Университета Пердью секвенировала полные геномы 264 рыб. Затем они сравнили форель из озера Мичиган с рыбами из их исходного ареала, выявляя участки генома, связанные с адаптацией.

Исследование, опубликованное в журнале Molecular Ecology, показало, что регионы на трёх хромосомах форели эволюционировали после интродукции в озеро Мичиган, что объясняет адаптацию океанской рыбы к полностью пресноводной среде.

Генетические изменения

• Осморегуляция: Два из трёх изменённых регионов хромосом критически важны для процесса поддержания солевого и ионного баланса в организме (осморегуляции). Пресноводные рыбы активно поглощают ионы из среды, а морские — выводят их. Эти генетические изменения объясняют, как форель выжила в пресной воде.
• Метаболизм и заживление ран: Третий изменённый регион вовлечён в метаболизм и заживление ран. Эта адаптация могла позволить форели использовать альтернативную добычу или перераспределить ресурсы в новой среде.

Альтернативно, эта адаптация могла быть ответом на новую угрозу — паразитическую морскую миногу, случайно занесённую в озеро Мичиган в 1930-х годах. Эти паразиты оставляют на рыбах большие раны.

"Если подумать об открытой ране в солёной versus пресной воде, эффекты серьёзнее в пресной, потому что клетки могут разрушаться быстрее. Логично, что форель могла захотеть быстрее противодействовать этим эффектам", — сказала соавтор исследования Джанна Уиллоуби. — "Кроме того, паразитические миноги встречаются в Великих озёрах в очень высокой плотности, но редко взаимодействуют с форелью в её естественном ареале — то есть они могут быть просто мощной движущей силой отбора".

Снижение генетического разнообразия

Исследование также выявило, что генетическое разнообразие форели в новой среде значительно ниже, чем у рыб из исходного ареала. Это снижение, иногда называемое эффектом основателя, типично, когда новая популяция происходит от небольшой группы особей.

"Даже если у вас есть сокращённая популяция из-за интродукции или эффекта основателя, популяции всё равно адаптируются к меняющимся условиям среды, — сказал Марк Кристи. — Выяснение того, какие популяции могут адаптироваться и почему, остаётся насущным вопросом, особенно в свете изменения климата и других проблем сохранения".