Филогеография ветвистоусых рачков в Северной Палеарктике
Учёные, включая исследователей с Беломорской биологической станции МГУ, изучили пути расселения ветвистоусых ракообразных (кладоцер) по Северной Евразии. Эти рачки служат пищей для многих видов рыб. Исследование показало, что как минимум несколько таксонов кладоцер начали колонизацию всей Палеарктики с её северной части, а некоторые — из Берингийского региона. Берингов пролив неоднократно закрывался в прошлом; современные Камчатка, Чукотка, Аляска и часть Алеутских островов когда-то были частью Берингии. Результаты опубликованы в PLOS ONE.
Определение нуклеотидной последовательности некоторых генов кладоцер проводилось на Беломорской биологической станции МГУ. Кандидат биологических наук, научный сотрудник станции и соавтор исследования Татьяна Неретина отмечает удобство работы в хорошо оборудованной лаборатории, куда привозят образцы со всего мира, включая собранные в Антарктике ледоколом «Polarstern».
Путешественники в яйцах
Пресноводные беспозвоночные, включая мелких ракообразных, — основа многих экосистем. Их эволюция тесно связана с судьбой других видов. Яйца кладоцер могут путешествовать между водоёмами в специальных контейнерах — эфиппиях, остающихся после линьки, и расселяться на новые территории (например, на перьях водоплавающих птиц).
Биогеография пресноводных животных изучена меньше, чем наземных, из-за различий в биологии и геологическом возрасте групп. Предыдущие исследования касались только рода Daphnia, указывая на Японию как центр расселения в Восточной Евразии. Чтобы проверить это на других группах, гидробиологи провели генетический анализ на примере обычных для северных регионов рачков из группы Chydorus sphaericus. Учёные исследовали образцы из разных регионов России (включая Кроноцкий и Командорский заповедники), Норвегии и Южной Кореи.
Маршруты рачков и молекулярные часы
Раньше центры дисперсии определяли, сравнивая морфологические признаки потомков и предков. Сейчас этого недостаточно. Татьяна Неретина поясняет: «Изучение только морфологических особенностей мало говорит об эволюции и расселении. Поэтому сегодня каждому зоологу и ботанику необходимо знать молекулярно-генетические методы».
Сравнение последовательностей генов позволяет узнать время разделения разных линий организмов. Учёные используют «молекулярные часы», так как скорость накопления мутаций варьирует у разных генов. Для группы Chydorus sphaericus исследовали два гена:
- Участок митохондриального гена, кодирующего важный фермент — цитохром c.
- Участок ядерной ДНК, где закодированы две части рибосомной РНК (необходимой для синтеза белка в клетке) и индел между ними.
Построение филогенетических деревьев и сетей гаплотипов (гаплотип — группа организмов с идентичной последовательностью гена) позволило проследить пути расселения. Обнаружено, что центры дисперсии двух групп находились в европейской части континента, а двух других — в Азии. Одна клада пережила суровые условия плейстоценового оледенения в северном рефугиуме, другая — в южном.
Татьяна Неретина поясняет: «Концепция рефугиума подразумевает отсутствие там льда, и не так важно, был он южным или северным. Наше исследование показывает, что в рефугиумах у животных уже были все необходимые адаптации для широкого расселения».
Другая группа Chydorus sphaericus колонизировала остров Беринга с континентальной Берингии (которые в прошлом не были соединены) трижды независимо и в разное время. В будущем научный коллектив, включающий также исследователей из ИПЭЭ РАН, ИБВВ РАН и Университета штата Нью-Йорк, планирует проверить применимость выявленной схемы к другим родам кладоцер.