Как возникают новые виды в море
Для эволюции нового вида необходимы две вещи: уникальная характеристика (например, окраска) и предпочтение к спариванию с партнерами, обладающими этой характеристикой. Например, особи синего вида рыб предпочитают синих партнеров, а особи красного вида — красных. Если два вида скрещиваются, процесс половой рекомбинации должен разрушить связь между окраской и предпочтениями, создавая, например, красных особей с предпочтением к синим партнерам. Это мешает дивергенции видов, и долгое время считалось, что новые виды могут возникать только в условиях полной изоляции, без скрещивания.
Однако динамика этого процесса зависит от точного числа и расположения генов, лежащих в основе видовых признаков и предпочтений, силы естественного отбора и степени гибридизации между видами. В новом исследовании профессор Оскар Пуэбла из GEOMAR и его коллеги из Смитсоновского института тропических исследований обнаружили, что естественный отбор может поддерживать связь между генами окраски и предпочтений, даже когда виды продолжают скрещиваться. Работа опубликована в журнале Nature Ecology and Evolution.
«Первой задачей было найти группу животных, где виды молоды и гибридизируют, имеют четкие видовые признаки, и где хорошо изучены основы репродуктивной изоляции», — поясняет Оскар Пуэбла. Такой группой оказались рыбы-гамлеты из Карибского бассейна. Они генетически крайне близки, различаются в основном по цветовому узору и изолированы благодаря сильным визуально обусловленным предпочтениям при выборе партнера.
Вторая сложность — идентификация генов, ответственных за видовые различия и предпочтения. Авторы собрали референсный геном для гамлетов и секвенировали полные геномы 110 особей трех видов из Панамы, Белиза и Гондураса. «Этот мощный набор данных позволил выявить четыре узких участка генома, которые сильно и стабильно различаются между видами, в то время как остальной геном почти идентичен», — говорит соавтор Космас Хенч из GEOMAR. В соответствии с экологией гамлетов, эти участки включают гены, связанные со зрением и цветовым узором.
Данные также показывают, что гены зрения и окраски остаются связанными, несмотря на то, что они расположены на трех разных хромосомах и виды продолжают скрещиваться. Ранее такая связь наблюдалась, только когда гены находятся очень близко друг к другу на хромосоме и защищены от рекомбинации. Изучая самые ранние стадии видообразования у гамлетов, команда показала, как отбор может способствовать возникновению новых видов.
«Многие близкородственные коралловые рыбы различаются почти исключительно окраской и узором, — сказал соавтор Оуэн Макмиллан. — Я уверен, что открытия, сделанные на гамлетах, применимы к другим формам жизни и могут объяснить удивительное разнообразие рыб на коралловых рифах мира».