Международный коллектив ученых во главе с младшим научным сотрудником биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Дарьей Гришиной изучил комплекс видов голожаберных моллюсков рода Eubranchus, обнаружил и описал новый вид из акватории Японского моря, а также исследовал его эволюционную историю. Результаты научной работы опубликованы в журнале Invertebrate Systematic. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 20-74-10012).
Виды Eubranchus rupium, Eubranchus novik и Eubranchus horii (слева направо). Источник: Дарья Гришина, биологический факультет МГУ
Голожаберные моллюски – это отдельный отряд морских брюхоногих моллюсков, который характеризуется полностью редуцированной раковиной. Среди них представители рода Eubranchus – небольшие и часто малозаметные животные, но в то же время являются типичными компонентами донных арктических и бореальных экосистем. Представители рода тесно ассоциированы с сообществами гидроидов – представителей отдельного класса типа Стрекающие, которые служат им пищей и местом обитания.
Один из представителей рода и исследуемого комплекса видов, Eubranchus rupium, отличается своим широким ареалом, который включает в себя всю бореальную и арктическую зоны. Виды с таким ареалом называют трансарктическими. Однако современные молекулярно-генетические методы позволили продемонстрировать, что в большинстве случаев широко распространенные виды зачастую представляют собой целый комплекс криптических, то есть морфологически очень схожих видов. Но при этом настоящие трансарктические виды тоже существуют, но в таком случае атлантические и тихоокеанские популяции оказываются генетически отличными друг от друга. Это связано с периодами оледенений и потеплений, при которых изменялся уровень моря, а значит, открывался и закрывался Берингов пролив – основной путь обмена фауной между Тихим и Атлантическим океанами, а затем и обмена генами между отдельными популяциями видов. При формировании физической преграды между двумя популяциями обмен генетическим материалом между ними становится невозможным, а значит, они начинают эволюционировать и накапливать уникальные мутации независимо друг от друга. Их и получается обнаружить при анализе последовательностей ДНК.
В ходе работы авторы действительно обнаружили криптический вид из Японского моря – Eubranchus novik (свой видовой эпитет он получил по названию бухты Новик, в которой был найден). Кроме того, у берегов северных Курильских островов также обитает новый вид рода Eubranchus. К сожалению, прижизненные фотографии последнего отсутствуют, а в исследованном материале он представлен всего одним образцом, что не позволяет на настоящий момент без изучения дополнительного материала провести формальное таксономическое описание. При этом с видом E. rupium в свою очередь все оказалось не так просто. Он действительно является настоящим трансарктическим видом, но при этом особи, собранные в самых разных точках ареала (в Белом, в Баренцевом, в Норвежском, в Японском и в Охотском морях, а также особи, собранные у берегов Аляски и Вашингтона), абсолютно идентичны по последовательностям гена, кодирующего первую субъединицу цитохром-c оксидазы (COI). Этот молекулярный маркер часто используется для популяционных исследований, так как он митохондриальный (фрагмент кольцевой ДНК, которая расположена внутри митохондрий), а значит – гаплоидный (у каждого организма есть только одна копия этого молекулярного маркера), в связи с чем его удобно использовать для сравнения между отдельными особями. Другими словами, отличий между тихоокеанскими и атлантическими популяциями обнаружено не было и между ними на настоящий момент происходит активный обмен генами – особи из удаленных друг от друга популяций могут скрещиваться, что и приводит к наблюдаемой картине. К настоящему времени это уникальный случай среди голожаберных моллюсков.
Результаты реконструкции предковых ареалов указывают на то, что исследованный комплекс видов произошел в северо-западной части Тихого океана, где и по сей день обитает большая часть его представителей. Из всех видов только Eubranchus rupium смог заселить Арктику и затем Атлантику. Процесс миграции в эти регионы должен был проходить через Берингов пролив, циклы открытия и закрытия которого могли как раз сыграть решающую роль в процессе видообразования исследованного комплекса видов. Так, в ходе работы авторами были предложены две различные гипотезы. Согласно первой гипотезе, предковая форма E. rupium проникла в Арктику, а затем в Атлантику через Берингов пролив около 1,5-2,5 млн лет назад. Это могло быть связано с трансгрессиями (поднятиями уровня) моря, во время которых открытие Берингова пролива способствовало обмену видами между Тихим и Атлантическим океанами. Последующее закрытие Берингова пролива могло привести к ограничению потока генов между атлантическим E. rupium и тихоокеанским E. novik, что привело к аллопатрическому (географическому) видообразованию. Согласно второй гипотезе, E. rupium и E. novik представляют собой случай симпатрического (экологического) видообразования в Японском море. В таком случае распространение E. rupium в Арктику и Атлантику произошло гораздо позже, чем его дивергенция с родственным видом (около 770-500 тыс. л. н.).
«Учитывая тот факт, что E. rupium часто встречается на колониях гидроидов Obelia longissima, которые являются широко распространенными обрастателями на искусственных морских сооружениях, широкое географическое распространение E. rupium может быть связано с антропогенным вмешательством. Однако в таком случае остается без ответа вопрос, что мешает успешно расселиться и остальным видам комплекса, большая часть из которых тесно связана с этими же гидроидами», – рассказывает Дарья Гришина.
Таким образом, проведенный исследователями комплексный морфологический и филогенетический анализ свидетельствует о сложной эволюционной истории широко распространенного трансарктического комплекса видов рода Eubranchus. Этот комплекс включает как минимум три отдельных вида, среди которых встречаются как эндемики, так и широко распространенные формы с панмиксией в структуре популяций, то есть представители отдельных популяций вида способны свободно скрещиваться между собой. Случай E. rupium уникален тем, что, в отличие от других трансарктических голожаберных моллюсков, он не демонстрирует типичных атланто-арктических и тихоокеанских гаплогрупп или значительных различий между популяциями из отдаленных регионов.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ