Рыбки разделились на два вида, а потом слились обратно из-за рака

Когда 10 тысяч лет назад ледники Северной Америки отступили и оставили после себя множество озер, их тут же освоили исходно морские рыбки трехиглые колюшки (Gasterosteus aculeatus) и принялись бешено эволюционировать. Не во всех озерах – в некоторых так и живут «генерализованные» формы, похожие на морских предков. Но в нескольких озерах Британской Колумбии (Канада) эволюция зашла так далеко, что колюшки фактически разделились на два вида – бентосный (донный) и пелагический (живущий в толще воды). Бентосные колюшки крупнее, питаются донными беспозвоночными, а пелагические плавают под солнышком и едят планктон. Они сосуществуют в одном озере, но практически не встречаются друг с другом и не скрещиваются. Их брачное поведение настолько отличается, что посади двух разнополых представителей бентосного и пелагического видов из одного озера в аквариум – они проигнорируют друг друга, однако если подпустить к ним колюшек из другого озера, но из схожей зоны обитания, то оргии не миновать.

gasterosteus-aculeatus
Трехиглая колюшка из канадского озера Энос. Фото: Ernie Cooper.

Но вот в озере Энос на острове Ванкувер произошло нечто странное. В 1990-х годах там случилась массовая гибридизация, подтвержденная морфологическими и генетическими анализами, и к новому веку бентосный и пелагический виды полностью исчезли, а вместо них в озере стали плавать представители нового генетически однородного гибридного вида! Это один из редких примеров интрогрессивного вымирания, или реверсивного видообразования. Так эволюция тоже работает. Виды не только расходятся в силу изоляции (в случае колюшек – экологической), но и сходятся в результате гибридизации. Вопрос – почему?

Вероятно, причина в том, что в начале 90-х в озеро запустили инвазивных американских сигнальных раков (Pascifasticus lenisculus), чтобы разводить их, считает эволюционный биолог Сет Рудман из Университета Британской Колумбии (Канада), один из авторов недавнего исследования, посвященного видовой реверсии трехиглых колюшек озера Энос. «Из-за раков способы гнездования и размножения колюшек физически поменялись, что повысило возможности для спаривания между двумя их видами», – говорит он.

Еще один интересный вопрос: насколько новый гибридный вид похож на исходный, существовавший тысячи лет назад до разделения на бентосный и пелагический? Несмотря на то что в распоряжении ученых есть генералисты, бентосные, пелагические виды в разных озерах, а теперь еще и гибридный в Эносе, ответить на него непросто. «Экологическая роль этих колюшек слегка поменялась по сравнению с ранними видами, – отмечает Рудман. – Сложно сказать, вернулись ли они в исходное состояние, но, возможно, они на пути к этому».

В настоящее время реверсивное видообразование, возможно, становится более обычным, особенно в экосистемах под сильным антропогенным прессом. Серые кряквы Новой Зеландии активно скрещиваются с инвазивными обычными кряквами, которые уже составляют 80% всех уток в этой стране. На острове Санта-Мария (Эквадор) в середине прошлого века наблюдали три вида галапагосских вьюрков, но за это время их стало уже два, и генетический анализ указывает на гибридизацию. Теперь вот и колюшки в канадском озере почувствовали на себе все прелести антропоцена.

«Ну а я-то тут при чем?» – недоумевает американский сигнальный рак. Фото: MdE/Wikipedia.

Эволюция и вымирание не исключают друг друга: одно и то же селективное давление доводит одни организмы до вымирания, а другие побуждает адаптироваться и эволюционировать. Причем в эпохи вымирания (а антропоцен, несомненно, таковой является) эволюция может происходить необычайно быстро и эффективно. Об этом говорят результаты компьютерных симуляций, палеонтологические анализы (например, после пермского вымирания произошел всплеск видообразования у ихтиозавров), а также ботанические данные (видообразование у растений в наше время значительно выше, чем во время предыдущих массовых вымираний, в основном из-за сельскохозяйственной деятельности и гибридизации).

Получается, что деятельность человека, с одной стороны, приводит к массовому вымиранию, а с другой – к ускоренной эволюции. Не то чтобы вымирания – это благо, но есть в них и положительные моменты. И поняв, как все это работает в совокупности, какой интенсивности генный поток ускоряет адаптации, а какой – схлопывает их насмерть, можно в перспективе научиться противодействовать будущим неприятным вымираниям.

«Представьте костер, – говорит Рудман. – Небольшой поток генов, то есть гибридизацию, можно сравнить с добавлением в огонь нескольких веточек или маленького поленца. Это – топливо для адаптации. Но если разом свалить в костер кучу дров, то можно его задушить!» Иными словами, немного гибридизации может помочь предотвратить вымирание – как в случае с редкими флоридскими пумами, чье плачевное положение удалось поправить, сведя с представителями техасского подвида. Однако трехиглые колюшки озера Энос испытали слишком много гибридицации, и – вжух! – два вида исчезло, слилось.

stickleback-ecotypes
Гибридные колюшки озера Энос больше похожи на бентосных как по морфологии, так и по образу жизни и питанию: толщина стрелок отражает количество поступаемой пищи – планктонных или придонных беспозвоночных. Иллюстрация адаптирована из Rudman & Schluter, 2016.

В результате поменялась не только морфология колюшек, но и их экология, что не могло не сказаться и на экологических связях во всей озерной экосистеме. Образ жизни гибридных рыбок больше похож на бентосных предшественников, поэтому после интрогрессивного вымирания родительских видов обилие придонных беспозвоночных снизилось, растительный опад, в чье разложение вносят вклад маленькие жители дна, стал медленнее тлеть, зато планктонных ветвистоусых рачков в озере стало заметно больше, да и комариков-звонцов стало больше вылупляться (их личинки созревают в воде) – то есть влияние затронуло и наземную экосистему.

Были также изучены искусственные аквариумные экосистемы с участием разных видов озерных колюшек. Оказалось, экологические эффекты гибридного вида в некоторой степени являются возвращением к предковому состоянию, до разделения на бентосный и пелагический экотипы. Вместе с тем нашлись и существенные отличия от эффектов колюшек-генералистов – все-таки новый фенотип сопровождается в данном случае и новым экологическим воздействием, причем вполне предсказуемым, заключают авторы исследования.


Текст: Виктор Ковылин. По материалам: Smithsonian Magazine, Элементы
Научная статья: Current Biology (Rudman & Schluter, 2016)

Все права на данный русскоязычный текст принадлежат нашему журналу. Если вы хотите поделиться с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. Пожалуйста, не копируйте текст в соцсети целиком, мы хотим, чтобы наши статьи читали на нашем сайте, попутно замечая и другие наши статьи. С уважением, Батрахоспермум.

Cueva de Villa Luz

Вас также могут заинтересовать статьи:
Пещерные рыбки против сероводорода, индейцев и гигантского клопа-убийцы
Самая древняя рыба-веган ела вилочками
Диковинные водоросли строят из себя огромные рифы


Комментарии:

Обсуждение закрыто.