Ученые Зоологического музея МГУ и Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН описали новые виды голожаберных моллюсков и предложили новый периодический подход в систематике. Результаты исследования опубликованы в журнале Diversity. Один из новых видов назван в честь великого русского ученого, основателя Московского университета Михаила Ломоносова — Cadlina lomonosovi.
В настоящее время доминирующим способом исследования эволюционных процессов является представление таксонов как отдельных «линий» или «клад». Этот подход не учитывает очевидного биологического факта, что любая такая «линия» включает отдельные взаимодействующие организмы, а организм – сложная динамическая система, в основе которой лежат как генетические, так и эпигенетические процессы. Поэтому эволюция продолжается не только на огромных отрезках времени, но и в данный конкретный момент тоже. Любой организм подвержен эволюции, в которой благодаря онтогенезу (индивидуальному развитию) пересекаются макро- и микроэволюционные процессы. Между тем в современной систематике (таксономии) понимание организма как непрерывно эволюционирующего онтогенеза, практически отсутствует, а биологическое разнообразие помещают в рамки статичных понятий, таких как «вид». Современное филогенетическое мышление за «филогенетическими деревьями» также теряет реальный организм. Например, молекулярно-генетическими методами выявляют так называемые «криптические виды», когда между организмами обнаруживаются молекулярно-генетические различия, но исследователи не могут различить их по морфологии.
В работе ведущих научных сотрудников Александра Мартынова (Зоологический музей МГУ) и Татьяны Коршуновой (Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН) объединяются данные по эволюционно-консервативным предковым свойствам организма и их эволюционная пластичность. В этом исследовании для выявления скрытого биоразнообразия в группе моллюсков рода Cadlina последовательно применен филопериодический подход.
«Среди этих моллюсков был выявлен комплекс видов с различной степенью молекулярно-генетических дистанций и морфологических особенностей, поэтому обозначать любой из этих видов как “криптический” или “некриптический” не имеет смысла», — рассказывает ведущий научный сотрудник Зоологического музея МГУ Александр Мартынов.
В работе подчеркивается, что понятие «криптический вид» появилось именно из-за мышления в парадигме «линий» и «клад», игнорирует биологию и онтогенетические основы организма. Авторы предлагают полностью отказаться от использования понятия «криптический вид».
Благодаря примененному подходу было открыто шесть новых для науки видов моллюсков, обитающих на Курильских островах. Виды были названы в честь выдающихся ученых. Cadlina bellburnellae названа в честь Джоселин Белл Бернелл, внесшей ключевой вклад в открытие пульсаров. Cadlina franklinae названа в честь Розалинд Франклин, которая участвовала в открытии ДНК, но умерла от болезни, облучившись во время работы. Примечательно, что за тридцать лет до «физического» открытия структуры ДНК русский ученый, выпускник и профессор Московского университета Николай Кольцов сделал гениальное предсказание структуры «гигантских молекул наследственности». Однако Кольцов погиб, не успев закончить свои исследования, поэтому еще один новый вид назвали Cadlina koltzovi.
Один из новых видов назван в честь Михаила Ломоносова — Cadlina lomonosovi и посвящается МГУ. Учившийся вместе с Ломоносовым, не менее талантливый, но рано умерший Дмитрий Виноградов является создателем русского фарфора. В честь него назван вид Cadlina vinogradovi. В честь Николая Вавилова назван вид Cadlina vavilovi.
Имя Николая Вавилова тесно связано с его законом «гомологических рядов», который не получил дальнейшего активного развития, а вся область периодических закономерностей в биологической систематике является в настоящее время мало разработанной.
Современные технологические достижения позволяют вдохнуть новую жизнь в давно обсуждаемые, но практически не применяемые периодические закономерности для анализа биологического разнообразия. В 2022 году Татьяной Коршуновой и Александром Мартыновым был предложен термин филопериодический для того, чтобы последовательно объединить, с одной стороны, онтогенетические, в сущности периодические, процессы появления сходных паттернов различного уровня у организмов с разной степенью родства, а с другой – молекулярно-филогенетические данные.
«В новой работе этот подход применен на практической основе. Таким образом, итоговая система имеет значительную степень сходства с таблицей Менделеева, поскольку содержит вертикальные таксономические, близкородственные группы организмов, основанные на молекулярных данных, и горизонтальные периоды, отражающие сходные морфологические (онтогенетические) паттерны у различных таксонов (“видов”) с различной степенью родства», — поясняет Мартынов.
В отличие от химии, биологические процессы и структуры обладают гораздо большей степенью нерегулярности, именно поэтому предложенный подход назван специальным термином филопериодический, чтобы отличать его от классической Периодической таблицы в химии. По этой причине в биологии возможно построение большого числа различных филопериодических таблиц, в зависимости от определенной группы организмов и разнообразия их признаков. Несмотря на это, термин «филопериодический» предполагает определенную степень преемственности периодических закономерностей на разных уровнях организации материи.
Филопериодический подход предложен с глубоко практическими целями. Благодаря этому подходу были распознаны тонкомасштабные морфологические отличия между генетически отчетливо обособленными новыми видами моллюсков из рода Cadlina, ранее представляющиеся как группы с нечеткими морфологическими границами.
Подобные комплексы видов в изобилии присутствуют во всех без исключения группах организмов, от бактерий и архей до млекопитающих, а значит, филопериодический подход имеет самые широкие перспективы применения в биологии и систематике.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ им. М.В. Ломоносова
Источник фото: авторы исследования Т.А. Коршунова, А.В. Мартынов