Исследование эволюции через гибридную зону электрических рыб

Университет штата Мичиган использует грант Национального научного фонда в $700 000 для изучения того, как эволюционируют электрические сигналы рыб. Это исследование может дать представление об эволюции новых видов.

Мормировые — африканские пресноводные рыбы, способные генерировать и ощущать электрические поля. Вдоль реки Луэтси в Габоне две популяции одного вида рыб (Paramormyrops kingsleyae) живут выше и ниже водопада Бонголо. Популяция ниже водопада производит более сложный электрический сигнал, чем группа, живущая выше. Хотя эти популяции обычно разделены водопадом, ежегодные наводнения могут создавать временный «мост», позволяя рыбам преодолевать его. Когда у этих двух популяций появляется возможность спариваться, это может приводить к появлению рыб с гибридными электрическими сигналами.

Обнаружение этой естественной гибридной зоны можно использовать для идентификации генов, лежащих в основе эволюции сложных и простых электрических сигналов, что доказало возможным предыдущее исследование Галланта на бабочках.

«Мы считаем, что за различия в сложности сигнала отвечает один ген, — сказал Джейсон Галлант, интегративный биолог MSU и руководитель гранта. — Прелесть гибридных зон в том, что они устраняют все другие запутывающие источники генетической изменчивости. Это естественный эксперимент, поставленный для нас. Мы можем сканировать геном рыб, чтобы увидеть различия в генах, которые коррелируют с различиями в сигналах».

Мормировые рыбы используют электрические сигналы для коммуникации, подобно тому как самцы птиц поют самкам. Поскольку поиск партнёра для многих животных связан с коммуникацией, некоторые эволюционные биологи полагают, что эволюция новых электрических сигналов может быть важна в процессе видообразования.

«В коммуникационных системах, таких как птичья песня, так много сложных частей; с электрическими рыбами мы можем убрать многие из этих сложностей и искать один основной фактор».

«Это исследование важно, потому что электрические разряды являются критическим компонентом видообразования у мормировых рыб, — сказал Галлант. — Идентификация генов, ответственных за поведенческие различия внутри вида, в конечном итоге поможет нам понять, как изменения в поведении могут способствовать или, возможно, вызывать разделение одного вида на несколько».

Проект будет опираться на технологии геномного секвенирования следующего поколения и разработку новых трансгенных методов, таких как CRISPR, для электрических рыб. Команда сначала будет искать различные области, контролирующие сигнал. После идентификации этих областей гены будут подвергнуты манипуляциям, чтобы проверить, изменится ли сигнал.