Представители вида рыб Gasterosteus aculeatus (трехиглая колюшка)
- Источник:
- Legion Media
Как сохраняются границы между видами в условиях изменений окружающей среды? Это фундаментальный вопрос эволюционной биологии, но сейчас он приобретает все большую актуальность, поскольку деятельность человека и изменение климата меняют среду обитания и приводят к контакту видов, ранее существовавших раздельно.
В случае нарушения так называемой репродуктивной изоляции, то есть условий, которые препятствуют обмену генами между близкородственными видами, может происходить гибридизация — появление гибридного потомства в результате скрещивания.
Биологи прекрасно понимают: чтобы в этой ситуации границы между видами сохранились, из генома гибридов должны быть удалены участки, привнесенные от другого вида. При этом до сих пор оставалось неясным, как быстро происходит этот процесс в природе, и какие именно механизмы репродуктивной изоляции способствуют устранению чужеродных участков генома.
Чтобы прояснить эти вопросы, группа исследователей из ведущих университетов Японии в течение девяти лет вела наблюдение за гибридной популяцией, образовавшейся после разрушительного цунами, которое 11 марта 2011 года обрушилось на японский регион Тохоку. Вызванное мощным землетрясением цунами кардинально изменило условия обитания на тихоокеанском побережье северо-восточной Японии. Так, город Оцути в префектуре Иватэ пострадал от волны цунами высотой более 10 метров.
Цунами и последующий мощный отток воды перенесли морскую колюшку Gasterosteus nipponicus из моря на сушу, а пресноводную трехиглую колюшку Gasterosteus aculeatus — из верховий рек в новые пресноводные водоемы, образовавшиеся в центре города. Это привело к контакту двух близкородственных видов рыб и межвидовой гибридизации.
Наблюдавшие за гибридной популяцией ученые, статья которых опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution, установили, что уже спустя год после цунами, в 2012 году, 38% особей в выборке составляли гибриды двух видов колюшек.
Однако, поскольку новая гибридная популяция обитала в пресноводных водоемах, в последующие годы доля геномных участков, унаследованных от морских колюшек, стремительно сокращалась. Особенно быстрое сокращение доли генетического материала G. nipponicus наблюдалось в геномных участках, связанных с адаптацией к пресной воде, миграцией в море, выбором партнера и гибридной стерильностью самцов.
К 2020 году геном популяции практически полностью вернулся к составу, характерному для пресноводных G. aculeatus. Поскольку время смены поколений в этой популяции составляет примерно год, бо́льшая часть генома, унаследованного от G. nipponicus, была утрачена примерно за десять поколений.
«В ходе этого исследования нас ожидали два главных сюрприза, — отметили японские ихтиологи. — Во-первых, мы не ожидали, что геномные участки, связанные с основными репродуктивными барьерами, будут удаляться столь стремительно. Во-вторых, нас удивило, что процесс исчезновения чужеродного генетического материала продолжался и в последующих поколениях».
А одного техасского рыбака удивило, что он вытащил из воды гибрид двух панцирников: случай редчайший, потому что эти щуки — буквально живые динозавры.
