Космополитичные мурены
Генетическое исследование показывает крайне низкую структурированность популяций мурен в Индо-Тихоокеанском регионе. Как же тогда там возникло 150 видов этих угрей?
В чём загадка угрей?
Джошуа Рис, ныне аспирант по биологии в Вашингтонском университете в Сент-Луисе, впервые столкнулся с загадкой мурен в 2005 году у побережья Оаху, обнаружив пять разных видов, живущих под одним уступом и питающихся одной и той же рыбой. Это противоречило экологическому правилу: виды, занимающие одну нишу, обычно не диверсифицируются.
Первое филогеографическое исследование семейства Muraenidae, опубликованное в Journal of Heredity, лишь углубило эту загадку. Учёные, включая Риса, Брайана Боуэна и Аллана Ларсона, собрали два вида — волнистую мурену (Gymnothorax undulatus) и желтоплавниковую мурену (G. flavimarginatus) — в дюжине локаций по всему Индо-Тихоокеанскому региону.
Результат: оба вида оказались генетически однородными на всём огромном пространстве, покрывающем две трети поверхности Земли. Это делает мурен самыми космополитичными рифовыми рыбами, но вопрос об образовании 150 видов в этом бассейне остаётся открытым.
Сложные объекты для изучения
Сбор образцов — опасная задача. У мурен две пары челюстей (ротовые и глоточные) с загнутыми назад клыками. Укусив, они могут не разжимать челюсти. Для сбора ДНК команда использовала крючковые ловушки и биопсийные дротики, mounted на семифутовое копьё. Было собрано 289 угрей с минимальными травмами.
Океанские путешественники
Ключ к широкому расселению — пелагическая личинка (лептоцефал). В отличие от большинства рифовых рыб, чьи личинки живут 1–2 месяца, лептоцефал мурены может существовать несколько месяцев или даже лет. Это чрезвычайно простая форма: стенка тела толщиной в одну клетку, практически нет пищеварительного тракта. Личинки не могут питаться планктоном, а потребляют его экзоскелеты и экскременты.
Долгий пелагический период теоретически должен приводить к высокой генетической однородности вида. Мурены — идеальный тест этой гипотезы.
Существуют ли барьеры в океане?
Исследователи проверили, являются ли генетическими барьерами:
- Восточно-Тихоокеанский барьер (3000–5000 км открытого океана).
- Зондский шельф (мелководье, обнажавшееся при падении уровня моря).
Анализ митохондриальных и ядерных генов показал: практически вся генетическая вариация не имеет географической структуры. Одни и те же аллели находят в Южной Африке и Панаме (расстояние ~22 000 км). Поток генов через расселяющихся лептоцефалов эффективно «перемешивает» генофонд.
Даже другие рифовые рыбы с высокой дисперсией показывают генетическое разделение на крупных барьерах. Мурены же — чемпионы по расселению, образующие класс сами по себе.
Нерешённая тайна
Исследование подняло новые вопросы:
Если генетическая связность популяций так высока, как изначально возникли эти виды?
Как в Индо-Тихоокеанском регионе образовались все 150 видов мурен, если их личинки практически не подвержены географической изоляции?
Многие виды мурен делят среду обитания, ареал и пищу. Обычно в таких случаях один вид вытесняет другой, но у мурен это правило, похоже, не работает. Причина неизвестна.
Загадка, обнаруженная под уступом на Оаху, может стать темой не только докторской, но и постдокторской работы.