Как малоподвижные морские коньки расселились по океанам мира за 25 миллионов лет

На основе почти 360 различных геномов морских коньков исследователи изучили, как эти особые рыбы смогли так успешно распространиться по всему миру. Реконструкция эволюционного дерева 21 вида позволила восстановить пути их расселения и объяснить, где и когда возникали новые виды. Международная коллаборация с участием группы эволюционного биолога профессора Акселя Майера из Констанцского университета, Китая и Сингапура выявила факторы успеха морского конька с точки зрения биологии развития: быстрое приспособление (например, неоднократное независимое развитие шипов на коже) и высокие генетические темпы эволюции. Результаты опубликованы 17 февраля 2021 года в Nature Communications.

Морские коньки рода Hippocampus возникли около 25 миллионов лет назад в Индо-Тихоокеанском регионе из игловых рыб. Рано разделившись на две основные группы, одна осталась в основном на месте, а другая распространилась по всему миру.

Путешествие по миру на плотах

Сравнение родственных связей видов с океаническими течениями показывает, что морские коньки расселялись, удерживаясь хватательным хвостом за объекты вроде водорослей или стволов деревьев, которые течения переносили на сотни километров. При реконструкции учтены изменения течений из-за движения тектонических плит.

Например, около 15 миллионов лет назад морские коньки колонизировали океан Тетис через Аравийское море, прежде чем движение плит перекрыло восточное соединение. Западное течение принесло их в Северную Америку. Позже, когда и западное соединение закрылось, а Тетис высох, вторая линия коньков достигла Южной Америки, обогнув Африку с юга.

Анализ генетической вариативности 20 образцов из каждого ареала показал, что популяция, пересекшая Атлантику в Северную Америку, была очень мала, что подтверждает гипотезу о расселении немногими особями на плотах. Данные также указывают, что и сегодня коньки из Африки пересекают южную Атлантику и вносят генетический материал в южноамериканскую популяцию.

Быстрая и гибкая адаптация

Морские коньки обладают сильно изменёнными геномами с многочисленными потерями, появлениями новых генов и дупликациями. По сравнению с другими рыбами они эволюционируют очень быстро. Это позволило различным типам защитных «костных шипов» независимо и быстро возникать в разных средах обитания.

Идентифицированы гены, модифицированные у определённых видов, но они не одинаковы для всех. Разные мутации в одних и тех же генах независимо приводили к развитию шипов. Эта способность к быстрой адаптации к среде — ключевая причина успешной колонизации морскими коньками новых местообитаний по всему миру.