Два вида слились, породив вредителя растений

Грибной вид, родом из Ирана и поражающий злаки, является результатом естественной гибридизации, произошедшей всего несколько сотен лет назад.

Zymoseptoria tritici часто становится головной болью для европейских фермеров. Этот аскомицет, происходящий с Ближнего Востока, атакует листья пшеницы, вызывая "пятнистость листьев", что может снизить урожайность до 50%. Учёные из Института наземной микробиологии Макса Планка в Марбурге и Орхусского университета в Дании изучили геном близкого родственника — Zymoseptoria pseudotritici — и сделали неожиданное открытие. Гриб, который, в отличие от своего более глобально активного собрата, предпочитает атаковать злаки в Иране, явно возник всего несколько сотен лет назад в результате слияния двух неизвестных родительских видов. Результаты показывают, что совершенно новые и успешные виды вредителей могут возникать чрезвычайно быстро путём естественной гибридизации.

Следы недавнего слияния

Команда Евы Хольтгреве Стукенброк впервые исследовала геном очень молодой гибридной популяции, где, в эволюционном масштабе, гибридизация произошла только что. Учёные секвенировали и сравнили геномы пяти особей вида Zymoseptoria pseudotritici из Ирана.

"Это выявило необычную картину разнообразия, — говорит Ева Стукенброк. — Мы обнаружили многочисленные длинные регионы, идентичные у всех особей. Однако они регулярно перемежались высоковариабельными сегментами".

Эти переменные сегменты всегда можно было отнести к двум разным "гаплогруппам". Исследователи быстро поняли, что произошло: это следы события естественной гибридизации в прошлом. Генетический материал обоих "родительских видов" явно сохранился в популяции в переменных сегментах генов, в то время как идентичные регионы в каждом случае сохраняют генетическую информацию только от одного из родителей.

Реконструкция эволюционной истории

Изучив топологию идентичных и переменных сегментов, степень сходства и другие характеристики генетической информации, учёные смогли восстановить всю эволюционную историю этого недавнего грибного вида.

"Вся современная популяция происходит от двух особей-родителей из разных видов, которые скрестились только один раз. Обратное скрещивание между родительскими видами и гибридами можно определённо исключить", — объясняет Ева Стукенброк. — "Мы также можем утверждать, что гибридизация произошла около 380 поколений назад. Учитывая типичную скорость размножения от одного до примерно трёх раз в год, видообразование, следовательно, произошло около 200 лет назад".

Неизвестные родители и последствия

Личность двух исходных родителей остаётся неясной. "Мы не смогли идентифицировать подходящие виды в нашей иранской коллекции образцов. Это может быть либо потому, что наши образцы не отражают всего разнообразия вредителей, либо потому, что гибридные потомки вытеснили родительские виды", — говорит она.

Исследование показывает, что новые грибы, которые также могут иметь значение для сельского хозяйства, могут развиваться и успешно размножаться чрезвычайно быстро.

"Мировая торговля сельскохозяйственной продукцией способствует быстрой эволюции вредителей растений, — говорит Ева Стукенброк, — и это происходит очень просто: местные грибные виды, например, живущие на пшенице, непреднамеренно вступают в контакт с интродуцированными видами, которые затем могут скрещиваться и образовывать новые виды".