Биологическое разнообразие обеспечивается переносом генов и нередко определяется физическими преградами, например океаном. Помимо географического разделения возникновению новых видов, как предполагается, предшествуют ассортативное спаривание («половое предпочтение») и локальная адаптация. В результате этих механизмов внутри общего и между близкими видами может возникать репродуктивная изоляция, которая закрепляет таксономические границы. Менее ясно, как часто и быстро происходит подобное расхождение. Среди морских животных наиболее короткий период видообразования до сих пор ассоциировался со звездами Cryptasterina hystera. В 2012 году ученые выяснили, что менее чем за 22 тысячи лет эти иглокожие отделились от C. pentagona, став гермафродитами.
В новой работе сотрудники Хельсинского университета, Шведского сельскохозяйственного университета и других учреждений изучили эволюцию речной камбалы (Platichthys flesus), обитающей в Балтийском и Северном морях. Для самцов этого вида характерно два типа репродуктивного поведения: нерест «донных» (демерсальных) особей происходит в прибрежной зоне, тогда как «пелагические» оплодотворяют икру в толще воды. Уровень солености моря при этом сильно варьируется. Так, активность сперматозоидов «пелагических» самцов камбалы снижается при 9–10 промилле, а «донные» особи адаптированы к значительно менее соленой воде — трем промилле. Чтобы проверить гипотезу о генетическом расхождении этих таксонов, авторы исследовали их генотип.
Методом главных компонент ученые выделили из выборки 282 самца с 2051 диаллельным одноклуеотидным полиморфизмом (SNP). Так они получили два генетических кластера, соответствующих типу репродуктивного поведения. Например, особей отличало строение гена FAT1, участвующего в реакции на соленость, и DNAH5, определяющего подвижность сперматозоидов. При этом несмотря на обитание в разных зонах анализ не выявил роли физических преград в образовании таксонов. «Донные» и «пелагические» камбалы оказались представлены в регионах примерно в равной степени, хотя менее выраженное расхождение наблюдалось для прибрежных территорий Швеции и Финляндии. Значимых признаков гибридизации между таксонами обнаружено не было.
Затем с помощью приближенного байесовского расчета (approximate Bayesian computation) исследователи смоделировали эволюцию вида. Результаты показали, что появление «пелагических» и «донных» камбал в Балтийском море, вероятно, произошло в два этапа — 2400 и 1490 поколений назад (продолжительность жизни составляет 10–12 лет). По словам авторов, это превышает показатель большинства известных таксонов и является рекордным для морских позвоночных. Помимо значения для фундаментальной науки, в частности филогенеза, полученные данные призваны обратить внимание общественности на проблему сохранения P. flesus. Несмотря на в целом широкую распространенность, популяция речной камбалы в прибрежной акватории Финляндии резко сократилась с 1970-х годов.
Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
О том, почему эволюция происходит быстрее на островах, чем на материках, читайте в нашем материале.
Наука
Денис Стригун
