Исследование проводилось совместно с учеными из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН, Института систематики и экологии животных СО РАН и Лимнологического института СО РАН.
Ученые выяснили, что истории расселения трех близких видов микроскопических рачков-дафний, которых также называют водяными блохами, по территории Северной Евразии сильно различались. Эти знания помогают понять, как формировалась пресноводная фауна континента. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS One. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ).
Ветвистоусые рачки (надотряд Cladocera), живущие в основном в пресных водоемах, часто служат модельными объектами эволюционной биологии, генетики, экологии и других направлений биологических наук. Особенно часто в исследованиях используются рачки из рода дафний. Несмотря на то, что это наиболее известный и распространенный род кладоцер, гидробиологи еще не до конца представляют себе, как эти рачки расселились по Евразии. Одна из причин состоит в том, что на огромной территории Сибири дафний никогда специально не изучали. Недавно российские ученые впервые собрали в сибирских водоемах рачков нескольких видов и исследовали их, чтобы узнать больше об истории их расселения по континенту.
Для исследования гидробиологи выбрали три вида дафний, которые встречаются по всей Северной Евразии: Daphnia galeata, D. longispina и D. Dentifera. Образцы рачков собрали в 35 водоемах европейской части России, Восточной Сибири, Дальнего Востока, а также Австрии и Монголии. Всех дафний перед исследованием сфотографировали, чтобы сохранить данные об их внешнем виде, а затем извлекли из некоторых особей ДНК. Сравнение популяций из разных регионов проводили по двум митохондриальным генам. Митохондриальная ДНК у всех животных передается только по материнской линии, в то время как ДНК ядра клетки при оплодотворении собирается из генетического материала обоих родителей. Именно поэтому проследить родственные связи между разными популяциями животных по митохондриальным генам проще, чем по генам в ДНК ядра. Для сравнения наследственного материала ученые использовали не только собранные в ходе исследования данные, но и информацию из международной базы GenBank.
Ученые выявили различия в ДНК дафний из разных районов Евразии и смогли определить генетические дистанции между популяциями и примерное время их расхождения. Также выяснилось, что, несмотря на близость трех видов дафний, они по-разному расселялись по Северной Евразии. Daphnia galeata очень быстро распространилась по региону в относительно недавнее время. Виды D. Longispina и D. Dentifera оказались генетически очень неоднородными. Исследователи пришли к выводу, что эти дафнии во времена ледникового периода выжили в разобщенных популяциях в так называемых рефугиумах (убежищах) на территории Восточной Сибири. Большую часть ледникового периода климат в этом регионе был сухим и холодным, и немногочисленные водоемы были сильно изолированы друг от друга. Когда условия изменились, обособленные популяции D. Longispina и D. Dentifera распространились шире, но так и не смешались между собой. В результате внутри каждого вида сохранилось сильное генетическое разнообразие как отпечаток их плейстоценовой истории.
«В этом исследовании мы на основе генетических данных выделили родственные линии дафний, выяснили связи между ними и реконструировали историю расселения отдельных видов по Северной Евразии в целом, – поясняет один из авторов работы, сотрудник Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН Алексей Котов. – Мы планируем изучить демографическую историю и других родов ветвистоусых ракообразных, а также некоторых других микроскопических животных континентальных водоемов. В совокупности эти исследования позволят создать единую картину того, какие исторические процессы сформировали современное биоразнообразие водоемов Северной Евразии».