FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September – October
176 cities
12-14 октября 2018
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры

Биологи установили «гиперборейское» происхождение ветвистоусых рачков

Группа ученых, в которую вошли сотрудники Беломорской биостанции МГУ, исследовала пути расселения по Северной Евразии ветвистоусых рачков (кладоцер) — пищи многих сотен видов рыб. Они показали, что как минимум несколько таксонов кладоцер начало свое расселение по всей Палеарктике именно с севера, при этом часть из них — с берингийской области (поскольку в прошлом Берингов пролив неоднократно закрывался, и современная Камчатка, Чукотка, Аляска и часть Алеутских островов входили в состав так называемой Берингии — обширной территории суши, имевшей значительно большую площадь, чем в наши дни). С результатами исследования можно ознакомиться в журнале PLOS ONE.

Техническая часть работы — прочтение фрагментов геномов ветвистоусых рачков — была выполнена на Беломорской биологической станции МГУ. «Это может показаться смешным — зачем везти образцы на Белое море, к Полярному кругу — но лаборатория настолько хорошо оборудована и там настолько удобно работать, что коллеги приезжают и работают и с нашими беломорскими коллекциями, и с образцами со всего света, в том числе собранными в Антарктиде ледоколом «Поларштерн». Чаще всего мы секвенируем образцы, чтобы просто понять, какие именно виды водятся в этих высоких широтах, а в данном исследовании мы изучали биогеографию», — рассказала кандидат биологических наук и научный сотрудник биостанции Татьяна Неретина, соавтор исследования.

Яйца-путешественники

Пресноводные беспозвоночные, в том числе и мелкие ракообразные, — краеугольный камень многих экосистем, и линии их эволюции тесно переплетаются с судьбами множества других видов, создавая основу канвы развития биоразнообразия Северного полушария. Яйца кладоцер могут «путешествовать» из водоема в водоем в сброшенной при линьке раковинке, называемой эфиппиумом, и распространяться по новым местообитаниям (например, на оперении водоплавающих птиц).

Этой группе организмов и посвятил свои исследования российский коллектив гидробиологов из научной школы профессора Николая Смирнова, одного из классиков карцинологии XX века. Опубликованная работа стала подарком на 89-й день рождения ученого.

Изучением путей расселения живых существ занимается биогеография, и, по словам авторов работы, биогеография пресноводных животных развита гораздо меньше, да и сами карты распространения сильно отличаются от путей распространения обитателей суши. Причины этого — различия биологии и возраста пресноводных и наземных животных.

Откуда пришли «рогатые» рачки?

Поскольку охватить все группы организмов в одной работе попросту невозможно, ученые обычно выбирают особенно характерные группы в качестве модельных. Анализ особенностей их расселения проводит филогеография — наука о распределении генеалогических линий.

Предыдущие исследователи изучали почти исключительно представителей рода дафний. Очагом расселения нескольких групп видов по Восточной Евразии была, согласно этим данным, Япония. Сейчас гидробиологи занялись генетическим анализом и других групп кладоцер, чтобы уточнить эти данные. Масштабная работа в этом направлении была проведена российскими учеными на представителях группы Chydorus sphaericus — рядовых и крайне обычных обитателях северных регионов. Для этого были собраны образцы хидорусов из многих водоемов России, в том числе Кроноцкого и Командорского заповедников, а также образцы из Норвегии и Южной Кореи.

Чтобы узнать, откуда пошло расселение какой-либо группы, ученые сравнивают черты потомков и выделяют то, что их объединяет, а потом ищут таксоны, у которых предковых черт больше — они-то и оказываются ближе всего к первоначальной группе. Раньше такие сравнения проводились по морфологическим признакам, однако современные ученые понимают, что этого недостаточно. «Изучение только внешних признаков нам мало что скажет о том, кто от кого произошел, как они расселялись, — поясняет Татьяна Неретина. — Поэтому для любого зоолога (да и ботаника) в наше время необходимо знание молекулярных генетических методов».

Пути кладоцер и пути зоологов

Поэтому в 2006 году по инициативе Татьяны Неретиной и доктора биологических наук Николая Мюге была создана молекулярно-генетическая лаборатория на Беломорской биологической станции МГУ. А в 2009 году там же была проведена первая международная школа по молекулярным методам в зоологии, участницей которой стала Евгения Беккер, тогда — аспирантка соавтора работы из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН Алексея Котова, а теперь — сама соавтор статьи о расселении кладоцер в PLOS ONE.

Понять, как давно разошлись разные линии и группы живых организмов, помогает сравнение участков генома. Скорость накопления мутаций различна у разных генов. Чем важнее функция гена, тем неохотнее он меняется. Оценив эту скорость в ходе эволюции, генетики применяют «молекулярные часы» для оценки родства и давности расхождения различных групп живых организмов.

«Вы собираете материал из разных-разных мест, фиксируете его в спирте, выделяете ДНК, потом с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) определяете последовательность нуклеотидов во фрагменте генома, который вам нужен, у разных образцов и смотрите, кто на кого похож, кто на кого не похож. И строите филогенетические деревья, по которым можно понять, как далеко они отстоят друг от друга», — рассказывает Татьяна Неретина.

В случае с хидорусами для этого был выбран участок митохондриального гена (содержащегося в митохондрии — органоиде клетки, помогающем вырабатывать энергию), кодирующего важный фермент цитохром-с, а также участок ядерной ДНК, где закодированы две части рибосомальной РНК, необходимой для сборки белков в клетке, и вставка между ними.

Рачки «перезимовали» оледенение на севере

Сравнение этих последовательностей помогло гидробиологам определить генетически родственные группы, клады, и проследить их победоносное шествие по Северной Евразии. Для этого ученые построили «медианные сети гаплотипов» (гаплотип — совокупность особей, которые по некоему гену абсолютно идентичны), чтобы увидеть места, где живут ныне родственные группы хидорусов, и понять, откуда они там взялись, где находился исходный центр их расселения. Очаги расселения двух из них, как оказалось, располагались в европейской части континента, а двух других — в азиатской. Одна клада пережила суровые условия плейстоценового оледенения в северном рефугиуме («убежище»), на территории современной Архангельской области и республики Коми, а не на юге, как это сделала другая (что неоднократно было показано для других видов животных в предыдущих работах).

«Понятие рефугиума подразумевает, что там не было льда, а был он южным или северным, не столь важно, — поясняет Татьяна Неретина. — Никаких специальных приспособлений для того, чтобы пережить оледенение в рефугиуме, не нужно. Наоборот, работа показывает, что в данном месте были условия, чтобы расселиться».

Еще одна группа хидорусов из континентальной берингийской области заселяла только Остров Беринга (который в прошлом с ней не соединялся), но не сразу, а в три этапа. Еще один вывод данной работы — выявление зоны вторичного контакта между берингийским и европейско-сибирским надкомплексами в бассейне Енисея (кстати, похожие данные та же исследовательская группа подтвердила и для другого рода ветвистоусых рачков, Moina, о чем ученые также опубликовали статью в PLOS ONE. А вот Восточная Сибирь и Северная Атлантика (Гренландия и Исландия) оказались населены реликтовыми эндемичными кладами.

В будущем этот же научный коллектив, в который входят также сотрудники Института проблем экологии и эволюции РАН, Института биологии внутренних вод РАН и биологического факультета Университета штата Нью-Йорк, планирует заняться проверкой универсальности созданной схемы, чтобы увидеть, отражает ли она картину расселения других родов ветвистоусых рачков.

 

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Серебряное цунами

Прогресс побеждает зло

  На протяжении большей части истории идеи прогресса не было как таковой. Люди верили: всё идёт по кругу раз и навсегда установленного распорядка.

Описаны механизмы увеличения энергии электронов в химических реакциях

Полимер-терминатор

Кусочек пластика, разделенный на две части, способен восстанавливаться без какого-либо постороннего вмешательства... Речь идет о совершенно новом типе полимеров. Ранее ничего подобного никто не создавал, хотя попытки предпринимались.

Подземные океаны Земли

В недрах Земли скрыты огромные запасы воды. К такому выводу пришли исследователи, об итогах работы которых сообщает журнал New Scientist.