Одним из модельных видов для изучения микроэволюционных вопросов является мелкое насекомоядное млекопитающее – обыкновенная бурозубка Sorex araneus Linnaeus 1758, обитающая в Северной Евразии от Британских островов до Якутии. Этот вид примечателен в первую очередь необычной системой определения пола, а именно наличием у самцов полового тривалента (XY1Y2). Более того, среди всех бурозубок именно S. araneus характеризуется удивительной изменчивостью кариотипа – к настоящему времени описано как минимум 76 внутривидовых хромосомных рас, различающихся структурой кариотипов. Расы распространены парапатрично и в местах контакта ареалов образуют гибридные зоны, ширина которых обратно пропорциональна степени различий в кариотипах. Из 36 исследованных гибридных зон самой интересной оказалась зона между расами «Москва» и «Селигер» на Валдае, поскольку эти расы характеризуются максимальными кариотипическими различиями и в мейозе у природных гибридов F1 формируется самая длинная из известных на данный момент конфигурация – мультивалент из 11 хромосом (CXI).
Предполагалось, что подобные мультиваленты могут нарушать ход мейоза, и в итоге гибриды будут либо страдать пониженной фертильностью, либо будут полностью стерильны. И, следовательно, поток генов в подобных гибридных зонах должен быть резко ограничен.
Коллективом авторов из ИПЭЭ РАН (С.В. Павлова и Н.А. Щипанов) и ИОГЕН РАН (С.Н. Матвеевский и О.Л. Коломиец) впервые использован расширенный набор современных цитогенетических и иммуноцитохимических методов, а также применена электронная микроскопия для анализа кариотипов и хода мейотических делений в пахитенных сперматоцитах у природных максимально кариотипически «сложных» гибридных самцов F1 между расами «Москва» и «Селигер», несущих CXI-мультивалент.
Оказалось, что несмотря на минимальную долю обнаруженных в сперматоцитах аномалий, таких как ассоциации хромосом, растянутые центромеры и отсутствие рекомбинационных узелков в некоторых хромосомных плечах CXI-мультивалента, у гибридов F1 присутствует большое количество морфологически нормальных активных сперматозоидов. Все остальные исследованные паттерны мейоза также значимо не отличались от таковых у особей «чистых» рас.
Таким образом, проведенное исследование показало, что носительство целого набора структурных хромосомных перестроек не приводит к фатальной стерильности гибридных самцов F1, а следовательно, вероятность свободного потока генов между парапатричными хромосомными расами обыкновенных бурозубок должна быть довольно велика.
Однако, парадокс заключается в том, что гибридная зона между расами «Москва» и «Селигер» является одной из самых узких, всего 1-2 км шириной, и поэтому вопрос о механизмах поддержания стабильности ареалов гибридизирующих рас остается открытым.
Работа была выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-24-00285, https://rscf.ru/project/22-24-00285/)
(Q1) Matveevsky S.N., Kolomiets O.L., Shchipanov N.A., Pavlova S.V. 2024. Natural male hybrid common shrews with a very long chromosomal multivalent at meiosis appear not to be completely sterile // Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution, 342: 45–58. https://doi.org/10.1002/jez.b.23232