Российские биологи изучили
последовательности нескольких генов водяных блох рода Bosminopsis и реконструировали их эволюционную
историю. Оказалось, что представители этого рода берут свое начало во времена
динозавров. Проведенное исследование — один из этапов формирования новых
представлений о биогеографии пресноводных животных Евразии. Статья опубликована
в журнале PeerJ
при поддержке
Российского научного фонда (РНФ).
Водяные блохи, или ветвистоусые
ракообразные, — микроскопические, не более шести миллиметров, животные, а
размер представителей семейства босминид и вовсе менее одного миллиметра. Они
настолько широко распространены по свету, что отдельных представителей можно
встретить даже в Антарктиде. В целом сегодня известно около 850 различных видов
водяных блох. Они используются в качестве корма для аквариумных и промышленно
выращиваемых рыб и как индикаторы токсичности водных растворов химических
соединений. Кроме того, геном водяных блох дает обширный материал для
исследований, поскольку содержит более 30 тысяч различных генов, что, например,
на 5-10 тысяч генов больше, чем у человека.
Исследователи Института
проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН (Москва) и Института
биологии внутренних вод имени И. Д. Папанина РАН (Борок) в сотрудничестве с
учеными из Университета Штата Нью-Йорк (США) проанализировали 32 популяции
водяных блох рода босинопсис (Bosminopsis), которых собирали на
территории России, Южной Кореи, США, Японии, Китая и Таиланда. Босминопсисы
были выбраны в качестве объекта исследования, потому что им свойственна
способность подстраивать биологические свойства и внешние признаки под условия
среды.
Биологи провели
реконструкцию эволюционной истории этой группы. Для этого они анализировали внешнее
строение водяных блох под микроскопом и одновременно определяли
последовательности нуклеотидов отдельных генов и анализировали их сходства и
различия. В общей сложности было изучено четыре гена: митохондриальные COI и 16S и ядерные 28S и HSP. Это достаточно обычный набор,
который используется в таких случаях. В частности, ген COI — это стандарт для
«генетического штрихкодирования», то есть генетический ключ для определения
принадлежности образца к определенному таксону. Важно, что были использованы и
митохондриальные, и ядерные гены, поскольку совершенно необязательно, что
данные по одним и другим совпадут.
«Оказалось,
что этот род отличается крайней древностью обособления видов. В целом, водяные
блохи имеют палеозойское происхождение, они гораздо старше, чем, например,
млекопитающие и даже динозавры. При этом основные генетические группы
босминопсисов разделились в меловом периоде, то есть уже существовали во
времена гигантских рептилий, но, в отличие от них, не вымерли к настоящему
времени», — рассказывает Алексей Котов, руководитель проекта, член-корреспондент
РАН, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Института проблем
экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН.
В данном исследовании ученые при
помощи генетических и морфологических методов продемонстрировали, что на всей
территории Северной Евразии встречается только один вид рода, а именно,
босминопсис Зернова. Для него характерны очень широкое распространение, слабая
генетическая структурированность и небольшие генетические дистанции (по сути —
отличия) между отдаленными популяциями. Исследование значимо для
дальнейших фундаментальных работ по изучению биогеографии пресноводных
животных.
Рисунок 1. Bosminopsis deitersi Richard, 1895 из
Бразилии (A-E), Bosminopsis sp. из провинции
Каласин (F), Нонг Кхай (G-H) в Таиланде. Источник: Garibian et al. / PeerJ, 2021.