Исследование уникального репродуктивного цикла пресноводных мидий Мичигана
В Мичигане обитает 43 вида пресноводных мидий, 30 из которых находятся под угрозой исчезновения. Среди угроз — инвазивные виды моллюсков, загрязнение воды и, особенно, дамбы. Например, на реке Гурон в юго-восточном Мичигане 19 дамб на основном русле и не менее 96 в целом по бассейну, что разрушает естественную среду обитания мидий.
Биологи из Мичиганского университета провели исследование репродуктивного цикла мидий на реках Гурон и Рейзин. Исследование, опубликованное 24 мая в журнале PeerJ, изучает уникальный цикл размножения, включающий использование самками мантийных приманок для привлечения рыб-хозяев и заражения их личинками.
Суть репродуктивного цикла
Пресноводные мидии — облигатные паразиты на личиночной стадии. Беременная самка должна заразить подходящую рыбу-хозяина своими личинками. Личинки прикрепляются к жабрам рыбы, через 2–4 недели превращаются в juveniles и оседают на дно. Многие виды мидий — специалисты по хозяевам, заражая один или несколько видов рыб, и используют для этого различные стратегии.
Одна из самых ярких стратегий — мантийная приманка. Это пигментированный лоскут ткани, который беременная самка демонстрирует, чтобы имитировать добычу хозяина (мелкую рыбу, беспозвоночного и т.д.), спровоцировать атаку рыбы и заразить её.
Цели и методы исследования
Исследование было сосредоточено на разнообразии мантийных приманок у одного вида — волнистой линемы (Lampsilis fasciola), обитающей от Мичигана до Алабамы. Этот вид использует малоротого окуня в качестве основного хозяина и, что необычно, имеет два ярко выраженных типа приманок:
- «Подобная дартеру» — напоминает мелкую рыбу дартера, с глазными пятнами, пятнистой окраской и хвостом.
- «Подобная червю» — равномерно ярко-оранжевая с чёрной подложкой.
Обе формы сосуществуют на всём ареале животного.
Цели исследования:
- Подтвердить, что разнообразие приманок представляет собой истинный полиморфизм (чётко различающиеся формы внутри популяции).
- Изучить его экологическую устойчивость во времени.
- Определить круг видов-моделей, которые имитируют приманки.
- Выяснить, различается ли демонстрационное поведение двух морфов приманок.
Ключевые результаты
- Подтверждение полиморфизма: Используя филогенетические деревья на основе геномных данных и изучение потомства, выращенного в неволе, учёные впервые для пресноводных мидий доказали, что разнообразие приманок — истинный полиморфизм. Разные формы приманок были обнаружены в пределах одного выводка от одной самки.
- Устойчивость во времени: Сравнение современных образцов с музейными (сбор 1950-х гг.) из популяции реки Рейзин показало, что соотношение двух морфов приманок оставалось стабильным на протяжении более 60 лет.
- Идентификация моделей: В популяции реки Рейзин было идентифицировано четыре вида дартеров, которым соответствовали варианты «рыбной» приманки. «Червеобразная» приманка напоминала североамериканскую медицинскую пиявку. И дартеры, и пиявки — типичная добыча малоротого окуня.
- Сходство поведения: Видеозаписи с камеры GoPro показали, что демонстрационное поведение для «дартеровой» и «пиявочной» приманок было в основном сходным, несмотря на резкое различие во внешнем виде и моделируемых видах. Это означает, что мимикрия в основном поверхностна.
Значение открытий
- Обнаружение наследуемого в пределах выводка полиморфизма мантийных приманок особенно важно, поскольку предполагает потенциальный контроль со стороны единственного генетического локуса. О генах, регулирующих формирование мантийных приманок, практически ничего не известно.
- Волнистая линема становится перспективной моделью для изучения регуляторных генов, контролирующих ключевой адаптивный признак исчезающих пресноводных мидий Северной Америки.
Авторы исследования: Тревор Хьюитт (ведущий автор), Диармайд О Фойгил (старший автор), Пол Джонсон и Майкл Бантин из Alabama Aquatic Biodiversity Center, Талия Мур из Мичиганского университета.