Биологи выяснили, что ветвистоусых рачков Pleuroxus truncatus, широко распространенных в пресных водоемах Северной Евразии, можно разделить на две крупные генетические линии. Представители первой — «западной» — преимущественно встречаются в европейской части России, а второй — «восточной» — в Сибири, на Дальнем Востоке и в Монголии. Эти линии обособились в позднем плейстоцене — примерно 10–300 тысяч лет назад, — вероятно, в эпоху оледенений и опустынивания, которые привели к изоляции отдельных популяций. Полученные данные помогут лучше понять процессы эволюции и расселения пресноводных ракообразных, а также прогнозировать их адаптации к климатическим изменениям. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале PeerJ.
Ветвистоусые рачки — важный компонент пищевых цепей в континентальных водоемах. Они служат основным кормом для многих видов рыб, личинок насекомых и даже некоторых водоплавающих птиц. При относительной многочисленности этих рачков, почти 95% генетических исследований, посвященных им, сосредоточено на дафниях (Daphnia) — планктонных ракообразных, — тогда как другие группы, включая представителей рода Pleuroxus, широко распространенного в озерах и реках Евразии, плохо изучены. Такая ситуация ограничивает наше понимание эволюции пресноводных ракообразных, поскольку совершенно непонятно, насколько закономерности, выявленные для планктонных дафний, характерны и для прочих рачков с отличным образом жизни, таких как обитатели зарослей водных растений и дна водоемов.
Ученые из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН (Москва) исследовали популяции обычного для Северной Евразии рачка Pleuroxus truncatus, особи которого были отловлены в водоемах Европейской части России, Сибири, Дальнего Востока и Монголии. Авторы оценили родство особей из разных популяций между собой, проанализировав у них последовательности четырех генов. Два из них находились в ДНК митохондрий («энергетических станций» клетки), и еще два — в ядерной ДНК. Такой набор позволил наиболее точно проследить эволюционную историю вида благодаря тому, что митохондриальная ДНК быстро меняется в процессе эволюции, а исследованные ядерные гены, напротив, консервативны.
Анализ показал, что все популяции Pleuroxus truncatus делятся на две основные генетические линии: «западную», представители которой встречаются преимущественно в европейской части России, и «восточную», характерную больше для Сибири, Дальнего Востока и Монголии. Однако несколько популяций «восточной» линии биологи обнаружили и в европейской части России.
При этом различия между генетическими линиями оказались относительно небольшими, что указывает на их недавнее разделение. По оценкам авторов, оно произошло примерно 10–300 тысяч лет назад, то есть в период позднего плейстоцена, когда климат на Земле был довольно суровым — холодным и очень сухим. Это позволило биологам предположить, что выявленное генетическое подразделение вида Pleuroxus truncatus на две линии может быть связано именно с этим неблагоприятным для пресноводных животных временем. Популяции Pleuroxus truncatus могли оказаться изолированными в отдельных рефугиумах (убежищах) в западной и восточной частях континента, что привело к их генетическому разделению. После потепления и отступления ледников эти линии вновь расширили ареалы, частично смешавшись в зонах контакта, но сохранили различия из-за ограниченного генетического обмена.
«Полученные нами данные позволяют не только восстановить историю расселения видов, но и предсказать возможные пути будущей трансформации фаун в условиях глобального изменения климата. В дальнейшем мы планируем продолжить подобные работы на представителях других родов, обитающих как в зарослях водных растений, так и непосредственно на дне водоемов. Особое внимание при этом мы уделим фауне ветвистоусых ракообразных юга Европейской части России, которая исследована недостаточно. Такая парадоксальная ситуация сложилась потому, что ряд предыдущих проектов нашего коллектива был сосредоточен на Дальнем Востоке и прилегающих территориях, по которым было опубликовано уже множество работ», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Алексей Котов, профессор РАН, член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории экологии водных сообществ и инвазий Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН.
Материалы по теме:
Новая Наука: "Российские ученые раскрыли тайны эволюции пресноводных рачков"
Жуковский лайф: "Ветвистоусые рачки делятся на две генетические группы"
Рамблер: "Ученые выявили «западную» и «восточную» генетические линии евроазиатских ветвистоусых рачков"
РАН: "Выявлены «западная» и «восточная» генетические линии евроазиатских ветвистоусых рачков"
Наука.Mail: "Оледенение разделило евразийских рачков на две генетические ветви"