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
октябрь-декабрь 2017
МВДЦ «Сибирь», Кванториум,
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

Ученые выяснили, как состав Мирового океана изменился за 25 миллионов лет

Сотрудники биологического факультета МГУ выяснили, что за 25 миллионов лет состав Мирового океана сильно изменился от преимущественно бескислородной закисной водной тол

На чем лететь к звездам?

На чем лететь к звездам? Пока единственный теоретически возможный способ – солнечный парус.

Это приспособление, использующее давление солнечного света или лазера на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата.

Стекло гибкое, металлическое

Участники международного проекта – учёные Московского института стали и сплавов и их японские коллеги из Университета Тохоку. Возглавляет коллектив исследователей профессор Дмитрий Лузгин.

Найден простой способ создания препарата для разжижения крови

Говорят, что раньше йог мог...

Йога - понятие в индийской культуре, в широком смысле означающее совокупность различных духовных, психических и физических практик, нацеленных на управление психическими и физиологическими функциями организма с целью достижения индивидуумом возвышенного духовного и п