Ученые открыли новый способ создания видов
Концепт-арт эволюции ДНК-генетики

Ученые смогли узнать, как эволюционировал новый вид, с помощью морфометрии, анализа стабильных изотопов и секвенирования генома.

Группа эволюционных биологов обнаружила новый тип видообразования.

Эволюция нового вида путем гибридизации двух ранее описанных видов без изменения числа хромосом очень необычна для животного мира. До сих пор существует лишь несколько эмпирически подтвержденных случаев этого спонтанного способа эволюции (от одного поколения к другому), известного как гомоплоидная гибридизация.

Исследование, проведенное Акселем Мейером, профессором зоологии и эволюционной биологии Университета Констанца, успешно продемонстрировало появление нового гибридного вида у цихлид. Вероятно, это первый случай применения этого генетического метода видообразования у позвоночных. Исследователи показывают, что новый гибридный вид возник из цихлид A. sagittae и A. xiloaensis в кратерном озере Ксилоа в Никарагуа с использованием полногеномного секвенирования более 120 особей, а также ряда других методов.

Их выводы были недавно опубликованы в журнале Nature Communications .

Исследовательская группа обнаружила в кратерном озере Ксилоа еще в 2018 году рыбу, которая напоминала гибриды двух видов цихлид. Кроме того, генетическое тестирование показало, что в геномах этих рыб есть элементы обоих видов, в зависимости от маркера.

«Теперь мы можем секвенировать полные геномы рыб и более внимательно изучить, как устроен геном гибридов. Фактически по хромосоме удалось определить, какая часть гибрида произошла от A. sagittae , а какая от A. xiloaensis », — говорит Аксель Мейер.

Цихлиды (здесь Amphilophus xiloaensis ) из кратерного озера Ксилоа в Никарагуа. Кредит: Эд Конингс; Цихлид Пресс

Большинство рыб размножаются между собой

Исследовательской группе также удалось обнаружить, что большинство особей нового вида размножались исключительно между собой из-за детализации маркировки, указывающей на то, что это действительно новый вид. Также вероятно, что гибриды возникли в результате «ошибки» в выборе партнера, что объясняет, почему их потомство может оказаться бесплодным или гибридным животным, которое снова спаривается с одним из двух родительских видов («обратное скрещивание»).

Новый, очень молодой вид, возникающий в течение нескольких сотен поколений, не является прямым промежуточным звеном между двумя родительскими видами, A. sagittae и A. xiloaensis , ни морфологически, ни физиологически, ни экологически. Вместо этого гибриды демонстрируют аспекты трансгрессивного фенотипа с чертами, не встречающимися ни у одного из родительских видов. В результате они занимают другую экологическую нишу, чем два их родительских вида, что позволяет им сосуществовать в озере.

Экологические последствия от телосложения

Рыбы отличаются от своих предков формой хвостового корня — части тела, к которой прикрепляется хвостовой плавник. «Возможно, поэтому они лучше плавают. Такой тип пропорций тела часто встречается у рыб, которые могут очень быстро ускоряться», — объясняет Мейер. Это позволяет гибридам бродить по другим кормовым угодьям, чем четыре других вида в озере Ксилоа, включая оба родительских вида, один из которых является удлиненным видом, живущим в открытой воде, а другой имеет более глубокую форму тела и живет близко к берегу. .

С помощью анализа стабильных изотопов животных исследователи смогли показать, что добычей нового вида являются другие рыбы, крабы и креветки — добыча, которая уже находится очень высоко в пищевой цепочке. Вероятно, особи нового вида являются наиболее удачливыми хищниками озера.

Уникальная экологическая ниша

Новый гибридный вид занимает уникальную экологическую нишу, что очень важно в такой небольшой экосистеме, как озеро Ксилоа, диаметр которого составляет лишь немногим более одного километра. «Предпосылкой для сосуществования отдельных видов в течение длительного периода времени в такой ограниченной среде обитания является то, что они не составляют конкуренции друг другу», — говорит Аксель Мейер. Тем более, что новое видообразование происходит не на большом географическом расстоянии, а в симпатрических условиях в пределах того же небольшого ареала, что и исходный вид.

Секвенирование генома, морфометрия, анализ стабильных изотопов — благодаря такому сочетанию различных наборов данных исследователи смогли понять, как эволюционировал новый вид. В новом исследовании исследователи изучают, как часто возникают ошибки, когда гибридным рыбам предоставляется выбор воспроизводства друг с другом или с особями их родительских видов.
Наконец, возникает вопрос: как генетически контролируется выбор партнера?

Ссылка: «Ранние стадии симпатрического гомоплоидного гибридного видообразования у цихлид из кратерных озер», Мелиса Олав, Александр Натер, Андреас Ф. Каутт и Аксель Мейер, 6 октября 2022 г., Nature Communications .
DOI: 10.1038/s41467-022-33319-4

Эволюция
Дата публикации: 2022.11.17