«Внутривидовая конкуренция»: как травоядные рыбки превратились в хищников

Российские учёные исследовали популяцию родственных виду Garra rufa тропических рыбок, обитающую в эфиопской горной реке Сор. Хотя все рыбки живут в одинаковой среде, они заметно отличаются и генетически, и внешне — биологи насчитали несколько различных форм. Чтобы понять, что стало причиной такого разделения, специалисты изучили признаки животных, связанные с их питанием. Выяснилось, что когда-то часть травоядных рыбок превратились в плотоядных хищников. По словам биологов, это открытие поможет лучше понять механизмы появления новых видов.

Российские учёные из Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН, Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН и Череповецкого государственного университета выяснили, как один из видов тропических рыбок, прежде питавшихся только растительной пищей, в какой-то момент разделился на травоядных и хищников. Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Результаты опубликованы в журнале Diversity.

Предметом изучения стали рыбки, родственные виду Garra rufa. Представителей последнего также называют рыбками-докторами за их способность облегчать симптомы псориаза — рыбки соскребают участки мёртвой кожи, не трогая здоровые участки.

Ранее стало известно, что в Эфиопии, в горной реке Сор, обитают шесть форм рыбок, близких к виду Garra rufa. Все они отличаются друг от друга не только внешне, но и генетически. Биологи обратили внимание на этот случай, поскольку обычно условия горных речек не располагают к разделению видов на новые специализации.

Исследованные авторами формы рыб © Komarova et al. / Diversity, 2022

Чтобы выяснить историю и причины этих видовых метаморфоз, учёные измерили длину кишечника рыбок, изучили его содержимое, а также проанализировали стабильные изотопы азота и углерода в мышцах. Соотношение изотопов позволило учёным понять, чем питались рыбки на протяжении примерно полугода.

В итоге удалось установить, что рацион разных форм рыбок отличается: хотя изначально все представители этого вида питались водорослями, в какой-то момент вид разделился и часть рыбок стали хищниками. При этом появилась также и третья, всеядная форма рыбок.

Эти перемены привели к изменению фенотипа животных. У травоядных рыбок ротовой аппарат напоминает скребок — это помогает им соскребать водоросли с камней. Хищники утратили это свойство, их рты стали напоминать широкую щель с замком — с помощью такого рта удобнее захватывать добычу.

Открытие поможет расширить научные знания о том, как образуются новые виды.

«Когда популяции быстро увеличивают свою численность, часто возникает внутривидовая конкуренция. Ответом на неё может стать так называемая адаптивная радиация, при которой возникают формы, занимающие разные экологические ниши: кто-то ищет пропитание в толще воды, кто-то — на поверхности и так далее. Разделение пищевых ресурсов при совместном обитании — начальная стадия так называемого симпатрического видообразования (форма образования новых видов на основе родственных групп, проживающих в одном ареале. — RT). Оно нечасто встречается в природе, но даёт ценные сведения о том, как появляются новые виды», — рассказала первый автор статьи, младший научный сотрудник Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН Александра Комарова.

Исследование опровергает общепринятое научное представление о том, что новые формы появляются лишь на основе видов, ведущих достаточно универсальный образ жизни и не имеющих узкой специализации, отмечают авторы работы. Выяснилось, что даже такие специфические животные, как рыбки-доктора, могут в определённых условиях давать начало новым видовым формам.

Александра Комарова изучает состав пищевого комка рыбок-докторов под бинокуляром © Борис Лёвин

Как отмечают биологи, такие вспышки видовой диверсификации чаще всего возможны там, где у вида не очень много конкурентов за жизненные ресурсы, а также есть незанятые экологические ниши. В таких условиях вид может разделиться на несколько форм с различным образом жизни.

«Узкий специалист-соскрёбыватель рода Garra разнообразил своё питание, а в некоторых случаях полностью изменил его. В конкретной эфиопской реке это можно объяснить тем, что у рыбки-доктора не так много естественных врагов, да и конкурентов других видов тоже, а потому можно «расслабиться» и выйти из своей узкой ниши», — подвёл итог руководитель проекта — кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН Борис Лёвин.