Остров как отражение мира
Нематоды, или круглые черви, встречаются практически во всех экосистемах мира и являются одной из самых биологически разнообразных групп в животном царстве. Биологам удалось построить эволюционное дерево этих животных, объясняющее их глобальное распространение. В этом им помогли исследования на острове Реюньон.
Червь Pristionchus pacificus часто попадал на остров как «безбилетный пассажир», где достиг значительного генетического разнообразия, что позволило ему быстро адаптироваться к новым местообитаниям. Учёные хотят подробнее изучить, почему именно этот вид так успешен по всему миру. «Для этого необходимо учитывать как популяционную генетику, так и эволюционную экологию», — говорит директор института в Тюбингене Ральф Зоммер (Biological Journal of the Linnean Society, 2010).
В дикой природе P. pacificus вступает в удивительный симбиоз с жуками семейства пластинчатоусых (Scarabaeidae), к которому относятся майский жук, навозный жук и бронзовка. Молодые черви прикрепляются к жуку и впадают в состояние покоя, ожидая его смерти. Когда хозяин умирает, черви возобновляют развитие и питаются микробами, колонизирующими разлагающийся труп. Это поведение несколько лет назад обнаружил энтомолог и эксперт по нематодам Маттиас Херрманн из отдела Зоммера.
Биологи из Тюбингена уже два года изучают нематод на Реюньоне — острове в Индийском океане площадью менее 1000 км². Взаимодействия изучаемых видов на этой ограниченной территории можно регистрировать с высокой точностью — идеальные условия для изучения популяционной генетики и её динамики. Херрманн ищет как виды жуков, которые больше нигде в мире не встречаются, так и те, что были завезены на остров. «Многие из них могут быть хозяевами уникальных нематод», — говорит учёный.
Исследователи изначально изучили гены 96 нематод, обнаруженных на острове. Образцы были классифицированы на четыре различных вида; 76 изолятов принадлежали виду P. pacificus. Чтобы сравнить их родственные связи и выявить возможные отличия от других глобальных изолятов P. pacificus, биологи проанализировали генетический материал в митохондриях животных. Результат был поразительным: оказалось, что образцы с Реюньона представляют собой большую часть всего генетического разнообразия этой нематоды в мире. «Это указывает на то, что черви заселяли остров много раз отдельно друг от друга с момента его образования два-три миллиона лет назад», — говорит Ральф Зоммер. Проведённые анализы также предполагают, что черви прибыли на остров уже после того, как поселились на своих жуках-хозяевах.
Тесная связь P. pacificus с жуками ранее создавала исследователям проблемы. К моменту доставки собранного на Реюньоне материала в Германию жуки давно умирали, и в них жили уже не исходные черви, а их потомство. Однако с начала года учёные получили возможность проводить первоначальные анализы на самом острове: в январе они открыли «контейнерную лабораторию» в портовом городе Ле-Пор.
Полевая станция длиной шесть метров позволяет исследователям института проводить долгосрочные исследования на острове. Это важный шаг, так как в будущем учёные из Тюбингена хотят дополнить свои глобальные исследования популяционно-генетическими работами на Реюньоне. «Нам важно выяснить, встречаются ли фенотипические различия, которые мы ранее наблюдали у штаммов P. pacificus, живущих на большом расстоянии друг от друга, также и в локальном контексте», — говорит Зоммер. Это может пролить свет на то, как естественная изменчивость между особями влияет на эволюцию вида. Учёные также хотят выяснить, как определённые характеристики меняются со временем и в зависимости от условий окружающей среды на острове.