Симпатрическое или микроаллопатрическое видообразование в ледниковом озере? Геномные острова не подтверждают ни то, ни другое

Симпатрическое видообразование — это эволюция репродуктивной изоляции без географических барьеров. Однако двунаправленный поток генов между видами может замедлять или даже обращать вспять популяционное расхождение на ранних стадиях, вызывая сомнения в этом сценарии.

Две сестринские подвиды рыб Gymnocypris eckloni — G. eckloni scoliostomus (GS) и G. eckloni eckloni (GE) — симпатрически обитают в озере Сунмцо на Цинхай-Тибетском нагорье. Несмотря на близкое родство, они демонстрируют значительные различия в морфологии, пищевых предпочтениях и репродуктивных характеристиках. Время дивергенции между линиями GS и GE оценивается в 20–60 тыс. лет. Эти характеристики соответствуют биогеографическим критериям симпатрического видообразования.

Исследовательская группа под руководством профессора Хэ Шуньпина из Института гидробиологии Китайской академии наук изучила этот случай, используя геномные данные и теоретическое моделирование. Работа опубликована в National Science Review.

Учёные проанализировали генетическое разнообразие, филогению, генетическую структуру, демографическую историю, поток генов, геномные острова и отбор у двух подвидов. Они предположили, что симпатрическое видообразование может быть моделью микро-парапатрического видообразования.

Исследователи предложили определять географический масштаб видообразования на основе потока генов. Например, при аллопатрическом видообразовании потока генов нет, а при симпатрическом он должен быть свободным. В данном случае было идентифицировано 54 крупных геномных острова (≥ 100 kb) видообразования, которые составляли 89.4% от общей длины всех островов. Хотя они явно указывали на видообразование с потоком генов и отвергали микроаллопатрическое видообразование, их размер был слишком велик для поддержки гипотезы строго симпатрического видообразования.

Теоретические и недавние эмпирические исследования показывают, что постоянный поток генов в симпатрии должен приводить к появлению множества мелких геномных островов (размером в несколько килобаз). Наблюдаемый паттерн согласуется с обширными данными по парапатрическому видообразованию, где смежные местообитания способствуют дивергентному отбору, но также допускают поток генов.

Кроме того, эти острова содержали дивергентные гены, связанные с обонятельными рецепторами и сигналами, которые могут играть важную роль в выборе пищи и ассортативном спаривании у рыб.

Исследование предполагает, что многие, если не большинство, зарегистрированных случаев симпатрического видообразования, вероятно, являются микро-парапатрическим видообразованием.