Развитие молекулярно-генетических методов открыло для биологов большие возможности для более точного, быстрого и подробного изучения видового богатства, чем при «классическом» подходе с многолетними наблюдениями, длительной скрупулёзной камеральной обработкой и определением видов, базирующимся на морфологических признаках. Благодаря развитию международного проекта по ДНК-идентификации животных в настоящее время накоплен большой объём данных о генетическом разнообразии миллионов видов животных и растений. Сейчас имеется возможность практически в автоматическом режиме определять вид животного наподобие того, как по небольшому штрих-коду в магазине можно узнать всё о товаре – от его цены до места изготовления. Однако, чем больше исследователи накапливают знаний о генетической изменчивости животных и методах биоинформационной обработки – тем больше возникает поводов выделить те или иные популяции в отдельные таксоны. Это выражается в массовом описании новых видов, что даже получило название «таксономическая инфляция».
Ключевым вопросов в этом процессе является способ выделения (делимитации) «таксономических единиц» на основании молекулярных данных (так называемые mOTUs). Есть несколько математических подходов к выделению таких «таксономических единиц», основанных на разных принципах и допущениях и реализованных во множестве компьютерных программ.
В работе, выполненной коллективом исследователей из российских и китайских научных организаций, проведена ДНК-идентификация рыб из озера Плещеево (Ярославская область). Ихтиофауна этого озера довольно бедна и хорошо изучена, при этом здесь обитает уникальная популяция переславской ряпушки – особо охраняемого вида рыб из «Красной книги России». Полученные в результате генетического анализа последовательности гена COI рыб Плещеева озера ученые сравнили с таковыми из международных баз данных. В результате набор из 125 последовательностей (24 из которых для озера Плещеево) был подвергнут делимитации, проведенной 15 разными методами, используемыми современными учеными-ихтиологами. Из 21 вида рыб, определяемых «классическим» методом, на основании генетических данных было получено от 16 до 43 mOTUs (вероятных вида). После проведения сравнительного анализа было выделено пять наиболее адекватных методов делимитации видов на основании генетических данных, и для некоторых были представлены простые скрипты подобного анализа для среды ‘R’. Результаты исследования опубликованы в журнале «Water».
«В нашей работе мы можем точно констатировать, что априорные причины использования того или иного метода на сегодняшний день недостаточно сформулированы, и для точной и всесторонней оценки биоразнообразия необходимо использовать комбинацию нескольких методов, основанных на разных подходах. Высокое генетическое разнообразие приводит к существованию нескольких филогенетических линий внутри многих видов, что демонстрирует полезность концепции «полиморфных видов», которая нисколько не уменьшает видовое богатство и не препятствует рациональному использованию и охране биоразнообразия», - рассказывает ведущий научный сотрудник ИБВВ РАН Д.П. Карабанов.
Отметим, что подобное исследование помимо частной проблемы повышения достоверности идентификации рыб Плещеева озера имеет общебиологическое значение, поскольку выявленные закономерности в полной мере могут быть применены в генетическом анализе различных животных и растений.
Плещеевская ряпушка на гербе города Переславль-Залесский.
По материалам публикации:
Karabanov DP, Kotov AA, Borovikova EA, Kodukhova YV, Zhang X. Comparison of the Efficiency of Single-Locus Species Delimitation Methods: A Case Study of a Single Lake Fish Population in Comparison against the Barcodes from International Databases. Water. 2023; 15(10):1851. https://doi.org/10.3390/w15101851