Параллельная эволюция у колюшки трёхиглой
Исследователи из Хельсинкского университета использовали новые мощные методы, чтобы выявить закономерности параллельной эволюции пресноводных популяций колюшки трёхиглой (Gasterosteus aculeatus) на разных географических масштабах по всему ареалу её обитания. Учёные пришли к выводу, что условия, при которых возникают поразительные геномные паттерны генетического параллелизма, могут быть далеко не обычными — возможно, даже исключительными.
После отступления ледников с последнего ледникового максимума предковые морские популяции неоднократно колонизировали вновь образованные пресноводные местообитания. По всему ареалу колюшки в этих новых условиях демонстрируют замечательное сходство в морфологии, физиологии и поведении — явление, известное как «параллельная эволюция».
«Поразительно в наших результатах то, что повторяемость эволюции в ответ на схожие факторы отбора в разных океанах может быть настолько разной», — говорит руководитель группы, профессор Юха Мериля.
Генетический параллелизм в 10 раз выше в восточной части Тихого океана
Исследователи обнаружили, что исключительно высокий уровень генетического параллелизма, наблюдаемый в восточной части Тихого океана, не наблюдается в остальной части ареала вида. Фактически, они обнаружили примерно в 10 раз более высокие уровни генетического параллелизма в восточной части Тихого океана по сравнению с остальным миром.
«Мы предсказали, что этот регион содержит источник предковых генетических вариаций для параллельной эволюции, и такие вариации могли быть утеряны во время колонизации остального мира, например, Атлантики. Эти предсказания были проверены как эмпирическими, так и смоделированными данными», — объясняет первый автор исследования, аспирант Бохао Фанг.
Что происходит в восточной части Тихого океана, там и остаётся
Их симуляции показали, что эта разница в степени параллелизма, вероятно, зависит от потери стоячей генетической вариации — сырого материала, на который действует отбор — во время колонизации западной части Тихого и Атлантического океанов из восточной части Тихого океана.
Это несоответствие могло быть дополнительно усилено периодами сильной изоляции и вторичного контакта между морскими и пресноводными местообитаниями в восточной части Тихого океана, что согласуется с результатами группы и геологической историей района. Этот вторичный контакт, вероятно, произошёл уже после колонизации Атлантического бассейна, что привело к наличию гораздо большего генетического разнообразия для локальной адаптации в восточной части Тихого океана — разнообразия, у которого не было шанса распространиться в Атлантику.
Вывод: Различие в генетических паттернах параллельной эволюции между двумя океанами является результатом сложной демографической истории вида, которая включала расширение ареала и демографические «бутылочные горлышки». Условия для возникновения яркого геномного параллелизма могут быть скорее исключением, чем правилом.