Молекулярные механизмы видообразования у кораллов
Исследователи из Университета Род-Айленда, Матиас Гомес-Корралес и профессор Карлос Прада, опубликовали в Nature Communications работу, раскрывающую ключевые механизмы видообразования у кораллов и предлагающую новую гипотезу о происхождении видов в океане.
Роль световосприятия в эволюции
Исследование показало, что гены опсинов — те же, что отвечают за зрение у человека, — играют ключевую роль в видообразовании кораллов. Эти светочувствительные белки (родопсины) позволяют кораллам, лишённым глаз, воспринимать свет.
- Традиционно видообразование в море связывали с быстрой эволюцией белков взаимодействия сперматозоида и яйцеклетки.
- Данная работа предлагает дополнительный механизм: виды могут расходиться из-за адаптации к специфическим световым условиям на разных глубинах, которые регулируют нерест.
- Родопсины опосредуют эти световые сигналы и могут приводить к репродуктивной изоляции. Это первое доказательство такой роли родопсинов у кораллов.
Исследование на кораллах Orbicella
Учёные изучили недавнее (около 212 000 лет назад) расхождение линий в пределах вида карибского рифообразующего коралла Orbicella faveolata на глубинах менее 20 метров.
- Сравнение геномов «глубоких» и «мелководных» линий показало, что гены, связанные с сенсорикой окружающей среды (восприятие света, температуры), эволюционируют под действием сильного естественного отбора.
- Дифференциация генома происходит преимущественно в белках, отвечающих на внешние сигналы, которые влияют на сигнальные пути, связанные с репродуктивными циклами кораллов.
- Нерест кораллов запускается комбинацией факторов: длина световой волны (например, лунный свет), нейропептиды (включая дофамин) и колебания температуры.
Новый механизм видообразования
Исследователи предполагают, что разное время нереста, обусловленное различным восприятием света на разных глубинах, «настраивается» за счёт изменений в экспрессии генов, подобных родопсину.
- Кораллы, живущие в разных световых условиях, по-разному воспринимают сигналы к нересту, что со временем может привести к репродуктивной изоляции и образованию новых видов.
- Эта закономерность параллельной дивергенции может возникать независимо у разных видов кораллов по мере их заселения вод с разными оптическими свойствами.
- Подобный механизм, связывающий нейропептиды, свет и температуру в регуляции репродукции, наблюдается и у других водных видов (медуз, актиний).
Значение исследования
Работа заполняет ключевой пробел в понимании того, как формируются виды рифовых организмов, демонстрируя, как видообразование, взаимодействие со светом и экология формируют биоразнообразие океана.
«Моя страсть к изучению видообразования проистекает из разрыва между огромным биоразнообразием коралловых рифов и нашим слабым пониманием механизмов, которые создают и поддерживают это разнообразие», — отмечает Матиас Гомес-Корралес.
Понимание этих механизмов важно для прогнозирования состояния морских экосистем в условиях изменения климата и для разработки стратегий сохранения и восстановления кораллов.