Биологи подтвердили уникально высокую скорость эволюции в Байкале

Международный коллектив биологов обнаружил, что количество видов байкальских рачков-амфипод продолжает расти и в наше время. Тем самым озеро Байкал в очередной раз подтвердило свою репутацию горячей точки эволюционного процесса. Результаты опубликованы в журнале BMC Evolutionary Biology. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.

«Это озеро — особое место для изучения вопросов эволюции и ее движущих факторов. В Байкале идет очень интенсивный эволюционный процесс, а для ряда организмов отмечен его взрывной характер с формированием так называемых «пучков видов», состоящих из сотен встречающихся только здесь близкородственных групп. Так, байкальские рачки-амфиподы в озере представлены немыслимым количеством в 350 видов и подвидов. И Байкал не собирается на этом останавливаться», — отметил соавтор работы директор НИИ биологии Иркутского государственного университета Максим Тимофеев

Амфиподы (Amphipoda) – самая многочисленная видовая группа в Байкале. Это небольшие ракообразные, живущие преимущественно в придонной зоне озера. Их разнообразие здесь составляет более трети от всех известных видов и подвидов амфипод, населяющих наземные экосистемы планеты.

Байкал велик, протяженность его береговой линии превышает 2000 километров. Потому иркутские ученые задались вопросом: есть ли у рачков одного вида, разделенных такими расстояниями, возможность скрещиваться между собой, или они изолированы и начали становиться разными видами? Ранее для большинства обитающих в прибрежной зоне байкальских амфипод видовая принадлежность определялась только по строению их тел. В сотрудничестве с немецкими биологами из Лейпцигского университета и Объединения имени Гельмгольца научная группа НИИ биологии впервые изучила генетическое сходство внутри трех видов рачков одного из самых массовых в прибрежной зоне Байкала рода амфипод Eulimnogammarus.

Для этого биологи использовали последовательность фрагмента гена цитохромоксидазы. Это один из важнейших ферментов метаболизма любого животного, который участвует в дыхательном цикле и получении энергии клеткой. Ген цитохромоксидазы находится в «энергетических станциях» клетки — митохондриях, а не в ядре, и передается только по материнской линии. Потому прямое сравнение его последовательностей у разных особей позволяет оценить, насколько давно существовал их общий предок. Традиционно считается, что в использованном фрагменте гена цитохромоксидазы различие на несколько процентов уже свидетельствует, что особи принадлежат к разным видам.

Выяснилось, что у трех исследованных видов байкальских амфипод процесс изоляции проходит по-разному. Один из них, хотя его представители живут в разных частях озера, оказался довольно однородным по использованному фрагменту гена. Два других вида, напротив, разделены на отдельные генетические группы, населяющие разные участки побережья Байкала. Именно такое разделение можно считать первой ступенью на пути становления нового вида. Анализ показал, что количество различий последовательностей гена между этими группами выше в 2–3 и более раза, чем, например, у амфипод вида Gammarus lacustris. А этот вид обитает в Сибири и Северной Америке, на двух разных континентах.

Ученые подчеркивают, что большие генетические дистанции еще не говорят напрямую, что рачки из разных групп одного вида не могут скрещиваться между собой. Но найденные различия доказывают, что на наших глазах происходит процесс видообразования. Это дополнительное свидетельство уникально высокой скорости эволюции в Байкале.

«Результаты исследования поднимают вопросы о существовании в Байкале множества других, внешне схожих, но генетически отдаленных видов, – говорит Максим Тимофеев. – Мы показали, что географические барьеры могут иметь совершенно разное значение для разделения даже похожих групп, обитающих в одних условиях. Сколько же всего неописанных новых видов обитает в озере Байкал — это еще одна из загадок уникального озера».