Глубоководные рыбы выбирают среду обитания в зависимости от генотипа

Учёные обнаружили свидетельства естественного отбора у глубоководного вида рыб, адаптирующегося к глубине обитания в океане.

Исследовательская группа под руководством профессора Раса Хёльцеля из Департамента биологических наук Даремского университета (Великобритания) изучила вид рыб — круглоносого гренадёра.

Это первое свидетельство того, что естественный отбор поддерживает отдельные специализированные формы одного вида рыб, каждая из которых адаптируется к разной глубине обитания в рамках единой популяции, охватывающей два километра глубины.

Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.

Важным переходом в глубоком море является граница проникновения света, разделяющая относительно насыщенную жизнью мезопелагиаль от тёмной батипелагиальной части океана ниже примерно 1000 м.

Круглоносый гренадёр имеет необычайно широкий диапазон обитания в глубоком море — от 180 до 2600 м.

Исследование рассматривало участок океана, населённый этим видом, от 750 м до 1800 м в одном месте, пересекая границу между «светлой» и «тёмной» частями океана.

Учёные секвенировали весь ядерный геном этого вида, идентифицировали все гены, кодирующие биологические функции, а затем секвенировали ещё 60 геномов (по 15 с каждой из четырёх глубин: 750 м, 1000 м, 1500 м и 1800 м). Это выявило адаптацию к глубине на уровне функциональных генов: все рыбы с глубины 1800 м отличались от других, обитающих на меньших глубинах.

Эти адаптированные гены были связаны с формированием различных форм тела и функций по мере взросления особи. Более того, были найдены убедительные доказательства продолжающегося естественного отбора, при котором предпочтение отдаётся либо одной, либо другой крайней форме, а не промежуточному типу.

Такой «разрывающий» отбор может привести к видообразованию, если разные типы также предпочитают спариваться с себе подобными.

Однако в данном случае явных свидетельств предпочтительного спаривания с особями своего типа не было. Вместо этого молодь остаётся на глубине около 1000 м до созревания, а затем распределяется по разным глубинам в соответствии со своим генетическим составом.

Это уникально ясный пример того, как разные специалисты внутри одного вида (в данном случае адаптированные к жизни на разной глубине) могут сохраняться даже в рамках одной географической популяции. Это может помочь виду подготовиться к быстрому реагированию на изменение среды, например, на резкие климатические изменения.

Дифференциация между экотипами может быть обусловлена различием между богатой ресурсами средой на мелководье и относительно бедной ресурсами средой глубже по склону.

Ведущий автор, профессор Рас Хёльцель: «Океаны представляют собой обширные пространства, где практически нет очевидных барьеров для перемещения. Как и в среде над морем, мы склонны думать о движении в горизонтальном измерении, по ширине океанов, но в море, возможно, существуют даже более значимые границы и градиенты местообитаний, когда виды перемещаются вертикально по глубине. Наше исследование показывает, что эти рыбы адаптировались к жизни на разных глубинах и что по мере созревания они распределяются по глубине в зависимости от своего генетического состава».