Раздельная эволюция байкальских рачков не позволила им скрещиваться

В Байкале обитает более 300 видов рачков-бокоплавов. При этом часть из них представляют собой криптические виды, или виды-двойники. Внешне они никак не отличаются между собой, но генетически оказываются разными. Более того, они теряют способность скрещиваться друг с другом и давать плодовитое потомство. Это явление называют репродуктивной изоляцией. Интересно, что некоторые из таких видов, несмотря на уже известные отличия, имеют одно название.

Ранее исследователи из Научно-исследовательского института биологии Иркутского государственного университета (Иркутск) выяснили, что байкальский вид рачков-бокоплавов Eulimnogammarus verrucosus не един, а представляет собой комплекс как минимум трех разных видов. Последний общий предок этих видов жил миллионы лет назад. Авторы попытались скрестить особей двух видов, относимых к Eulimnogammarus verrucosus и обитающих по разные стороны от истока реки Ангары. Потомство оказалось нежизнеспособным, что подтвердило репродуктивную изоляцию исследованных ракообразных.

Жизненный цикл бокоплавов на примере объекта исследования — Eulimnogammarus verrucosus / © Полина Дроздова, НИИ биологии ИГУ

«У работ по выделению и анализу видов-двойников есть важная прикладная ценность. Дело в том, что генетические различия в маркерных генах, которые мы наблюдаем, — это только верхушка айсберга, и не причина разделения видов, а его следствие. Вместе с этими мутациями у видов-двойников накопились и важные отличия, связанные с адаптацией к окружающей среде, в том числе и разная чувствительность к неблагоприятным условиям», — пояснил участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Максим Тимофеев, доктор биологических наук, директор НИИ биологии ИГУ.

В новой работе авторы провели более обширные эксперименты по скрещиванию уже трех видов комплекса Eulimnogammarus verrucosus. Исследователи выявили важные особенности поведения рачков при встрече с представителями близкого вида в период размножения. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Diversity.

Оказалось, при наличии выбора животные в абсолютном большинстве случаев предпочитают представителей собственного вида, а вот если выбора не предоставить, то довольствуются тем, что есть, и пытаются спариться с «неподходящими» партнерами. При этом, если оплодотворение в гибридных скрещиваниях и происходило, то развитие зародышей останавливалось. Эта остановка происходила на стадии, когда развитие перестает зависеть от запасов материнского организма, и в работу должен включаться геном рачка-детеныша. Таким образом, за несколько миллионов лет независимой эволюции виды бородавчатых эулимногаммарусов накопили различия, больше не позволяющие им скрещиваться.

Репродуктивные барьеры между видами комплекса Eulimnogammarus verrucosus / © Полина Дроздова, НИИ биологии ИГУ

Если же спаривание вовсе не получилось, то в некоторых случаях более мелкие рачки исчезали из аквариумов, что может говорить об агрессии между близкими видами. Такое неприятие может быть одним из факторов, поддерживающих процесс разделения вида.

«Полученные нами данные можно будет использовать, чтобы предсказывать репродуктивное поведение и эволюцию более редких видов, с которыми очень сложно провести эксперименты в лаборатории. В дальнейшем мы планируем перейти к экспериментам с видами с промежуточным генетическим разнообразием, чтобы определить порог, при превышении которого возникает репродуктивная изоляция», — рассказала руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Полина Дроздова, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник НИИ биологии ИГУ.