У скальных полёвок не нашли генетических следов скрещивания с лесными полёвками

В клетках эукариот обычно присутствуют два генома — митохондриальный и ядерный. Оба участвуют в определении свойств организма, а также служат важными источниками информации для выяснения родственных отношений и классификации живых существ.

Ещё десять лет назад зоологи использовали митохондриальные гены в подавляющем большинстве филогенетических исследований благодаря относительной простоте чтения их последовательностей. При этом нередко обнаруживались противоречия между митохондриальной филогенией и результатами морфологических исследований, что приводило к пересмотру систематики многих групп. С развитием технологий секвенирования исследователи всё чаще стали использовать данные ядерных геномов для реконструкции родственных отношений. Это выявило новые противоречия и послужило основанием для очередного пересмотра систематики ряда таксонов.

Один из ярких примеров такой ситуации — филогения скальных и лесных полёвок. Одна из групп скальных полёвок — подрод Aschizomys — несёт митохондриальный геном, заимствованный у представителей сестринского рода — лесных полёвок Clethrionomys, то есть наблюдалась интрогрессия митохондриального генома. Эти два рода хорошо различаются морфологически и экологически, а характерные для них местообитания практически не пересекаются. Тем интереснее, что митохондриальный геном Aschizomys наиболее близок к митохондриальному геному C. centralis — единственной лесной полёвки, обитающей в высокогорье, в изолированных лесах Тянь-Шаня.

В новом исследовании сотрудники Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) и Зоологического института РАН (ЗИН РАН) поставили перед собой цель обнаружить в ядерном геноме Aschizomys участки генома лесных полёвок. Учёные рассчитывали выявить в ядерном геноме следы интрогрессии подобные тем, что наблюдались в митохондриальном и, как следствие, возможную адаптивную роль интрогрессии в эволюции этой группы. Исследование проводилось с использованием данных RNA-seq и RAD-seq.

«Около 10 лет меня мучил вопрос: как может типичная горная полёвка жить с митохондриальным геномом лесной, зачем он ей и как так получилось?» — отмечает специалист по скальным полёвкам рода Alticola Семён Бодров.

Результаты исследования показали чёткое разделение лесных и скальных полёвок по ядерным данным: признаков заимствования ядерных генов в недавнем прошлом обнаружить не удалось. Исследователи предложили нейтральный сценарий заимствования митохондриального генома скальными полёвками. Согласно этому сценарию, чужой митохондриальный геном мог закрепиться в популяции в результате демографических процессов, не обеспечивая своим носителям адаптивных преимуществ. Полученные результаты не потребовали пересмотра таксономии двух родов.

Исследование в очередной раз показывает ограничения использования исключительно митохондриальной филогении в таксономии. Оно также подчёркивает, что роль интрогрессии в эволюции и её связь с адаптацией остаются недостаточно изученными.

Статья по результатам работы опубликована в журнале Molecular Phylogenetics and Evolution.