• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
386
Байкальские рачки-эндемики «рассказали» о механизме параллельной эволюции
Биология

Байкальские рачки-эндемики «рассказали» о механизме параллельной эволюции

Байкал – одно из древнейших и самое глубоководное на планете пресноводное озеро, отличается беспримерным разнообразием и неповторимостью животного мира. Такое богатство фауны в относительно замкнутой экосистеме делает Байкал уникальной лабораторией по изучению эволюционных механизмов. Так, недавно российские ученые на примере группы близкородственных байкальских рачков-амфипод показали, что параллельная эволюция, обусловленная адаптациями к условиям окружающей среды, затрагивает множество кодирующих генных последовательностей

Байкальские раки отряда Amphipoda, больше известные под именем бокоплавы, выделяются своим разнообразием даже среди богатой байкальской фауны. Они представлены огромным «букетом» из почти трех с половиной сотен видов, причем подавляющее большинство из них – эндемики, которые нигде в мире больше не встречаются.

Байкальские бокоплавы отличаются не только высокой изменчивостью, но и исключительным разнообразием внешнего вида, строения, поведения и жизненных стратегий. Сегодня эта древнейшая группа байкальских животных занимает все мыслимые экологические ниши. Среди них — теплолюбивые травоядные карлики и идеально приспособленные к холоду и километровым глубинам гиганты, паразиты и хищники, обитатели дна и водной толщи.

Акантогаммарус с присосавшимися к нему паразитическими пиявками, также байкальскими эндемиками. Фото О. А. Тимошкина

Так, акантогаммарусы имеют огромные заостренные кили по бокам тела, которые могут выполнять функции «крыльев» при плавании. Среди глубоководных видов этих раков встречаются настоящие гиганты, однако тело этих аппетитной на вид «креветки» содержит лишь 2–3 г мяса, напоминающего по вкусу крабовое. У полупрозрачного обитателя водной толщи макрогектопуса, отличающегося суточными вертикальными миграциями, самки почти в 4 раза больше самцов и ведут хищный образ жизни, тогда как самцы предпочитают вегетарианскую диету.

Макрогектопус – сильный и активный пловец. Он способен вертикально подниматься и «зависать» в толще воды, а также двигаться горизонтально и пассивно погружаться. Фото С. Дидоренко

А вот бокоплав с говорящим названием Spinacanthus parasiticus предпочитает спокойную жизнь симбионта ветвистой губки, поэтому плавает редко и очень неуклюже. Среди байкальских амфипод есть и каннибалы, и трупоеды, такие как омматогаммарусы, которые пожирают трупы байкальских рыб, оставляя за собой обглоданный скелет.

Важность амфипод для экосистемы озера трудно переоценить: являясь одной из самых многочисленных групп многоклеточных байкальских организмов, они доминируют в большинстве донных, а, нередко, и планктонных сообществ. В этом качестве они служат основным источником пищи для знаменитых байкальских рыб – омуля и голомянки, а также байкальской нерпы

Изменчивость и разнообразие байкальских бокоплавов столь высоки, что проблема их происхождения служит объектом постоянного внимания ученых. В частности, удалось выяснить, что большая часть современных видов амфипод, вероятно, является потомками одной предковой формы, существовавшей не менее 28–30 млн лет назад. Именно столько лет существует и сам Байкал как относительно глубоководный пресный водоем.

Недавно группа ученых из Сколтеха и Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича (Москва) РАН с помощью биоинформационного подхода проанализировали у 46 близкородственных видов байкальских бокоплавов наборы белок-кодирующих генов «общего происхождения», чтобы оценить темпы и механизмы так называемой параллельной эволюции – независимого и при этом однонаправленного развития близких признаков-адаптаций при сходном эволюционном давлении.

Появление одинаковых адаптаций у различных групп животных часто объясняют возникновением аналогичных мутаций генов, лежащих в их основе, однако «молекулярных» доказательств этому немного. К тому же непросто доказать, что подобные мутации, имеющие адаптивную ценность и способствующие приспособлению организмов к окружающей среде, возникли не случайно. До сих пор это удавалось сделать только для отдельных генов или небольших групп взаимосвязанных генов.

Оказалось, что в генах амфипод частота мутаций на несинонимичных участках гена, приводящих к замене аминокислоты и изменению структуры белка, достоверно превышала таковую на синонимичных участках, что свидетельствует об отборе, приводящем к параллельной адаптации. А низкий уровень внутривидового полиморфизма в участках таких замен говорит об адаптивном и неслучайном характере процесса.

Результаты исследования уникальных байкальских организмов свидетельствуют, что у группы видов, связанных общим происхождением, в ходе параллельной эволюции могут быть задействованы не единицы, а множество генов. Скорее всего такой процесс не является специфической особенностью байкальских амфипод и в любом случае заслуживает систематического изучения. Так что выявление механизмов, создавших поразительное видовое и экологическое разнообразие фауны в локальной географической точке, помогает не только лучше понять историю самого озера, но и важно для эволюционной теории в целом.

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!