Весенняя и осенняя кеты — не такие уж разные

Новый генетический анализ показывает, что время миграции кеты (Chinook salmon) определяется исключительно различиями в одном коротком участке ДНК в их геноме. Ранее весеннюю и осеннюю кету считали отдельными подвидами, расами, экотипами или даже видами.

Исследование, опубликованное 29 октября в Science, означает, что в пределах одного водосборного бассейна, например реки Кламат, разные ходы кеты являются частью единой разнообразной популяции.

«Это как голубой и карий цвет глаз у людей — это просто зависит от того, какой генотип вы унаследовали от родителей», — говорит ведущий автор Джон Карлос Гарса.

Генетическая основа миграции

Команда Гарсы начала с полного секвенирования геномов 160 особей кеты из бассейнов рек Кламат и Сакраменто. Единственные последовательные различия между весенней и осенней рыбой были обнаружены в пределах одного региона на хромосоме 28. Внутри него учёные выделили более короткий «Регион Наибольшей Ассоциации» (RoSA), который существует в двух версиях: «E» для ранней миграции и «L» для поздней.

Поскольку у всех позвоночных два набора хромосом (от каждого из родителей), генотип RoSA у лосося может быть EE, LL или EL.

Связь генотипа и времени хода

Используя генетические маркеры для гаплотипов E и L, исследователи проанализировали 502 особи кеты, выловленной народом Юрок в эстуарии реки Кламат. Результаты показали:

• Рыбы с генотипом EE мигрировали рано (весенний ход).
• Рыбы с генотипом LL мигрировали поздно (осенний ход). Время их миграции не пересекалось.
• Рыбы с гетерозиготным генотипом EL имели промежуточные сроки миграции, перекрывающиеся с обоими типами, но со смещением в сторону весеннего хода.

Это доказывает, что сезонные различия в миграции полностью определяются генетическими вариантами в RoSA.

Происхождение других различий

Ранее отмечаемые различия в жирности и других признаках между весенней и осенней кетой оказались не отдельными наследственными чертами, а следствием разного времени миграции. Весенняя кета заходит в пресную воду раньше, сталкивается с более тёплой водой, что ускоряет созревание, и проводит лето в холодных глубоких заводях перед нерестом осенью.

Свободное скрещивание и значение для сохранения

Анализ останков отнерестившейся рыбы в реке Салмон (приток Кламата) показал, что весенняя и осенняя кета свободно скрещиваются. Соотношение генотипов EE, LL и EL соответствовало ожидаемому при случайном спаривании. Это означает, что рыбы из одного нереста могут принадлежать к разным ходам.

Исследование также выявило, что гаплотипы RoSA одинаковы у всех линий кеты в разных реках, то есть они возникли до формирования генетически отличных речных линий.

Последствия для реки Кламат

Плотины, перекрывающие верхнее течение Кламата с 1912 года, лишили рыбу холодноводных местообитаний, необходимых весенней кете летом, что привело к отрицательному отбору против генотипов EE и EL. Однако генетические адаптации к условиям верхнего Кламата всё ещё сохраняются у рыбы ниже плотины.

«Это подчёркивает важность сноса этих плотин, потому что потомки исторической весенней кеты верхнего Кламата всё ещё здесь — они просто потеряли E-гаплотип», — говорит Гарса. — «Простое скрещивание с другими популяциями в Кламате для возврата E-гаплотипа в генетический фонд верхнекламатской кеты может восстановить этот весенний ход».