Геномные изменения, усиливающие видообразование у ельцов
При совместном обитании оранжегорлый и радужный ельцы избегают друг друга, несмотря на близкое родство и способность производить гибридное потомство. Самцы конкурируют с самцами своего вида и почти всегда игнорируют самок другого вида. Новое исследование анализирует геномные изменения при гибридизации этих рыб, проливая свет на постепенное накопление несовместимых признаков, которое, вероятно, и движет их расхождением.
Результаты опубликованы в журнале Molecular Biology and Evolution.
Учёные десятилетиями пытаются понять факторы, позволяющие близкородственным организмам эволюционировать в отдельные виды, говорит профессор эволюции, экологии и поведения Университета Иллинойса Бекки Фуллер, руководившая исследованием вместе с ведущим автором Рэйчел Моран. Моран, ныне постдок в Университете Миннесоты, проводила эту работу как аспирант в лаборатории Фуллер.
Самый очевидный драйвер видообразования — географическая изоляция, но вклад вносят и другие факторы, отмечает Фуллер.
"Например, две популяции могут случайно развить анатомические или физиологические различия, препятствующие успешному скрещиванию", — говорит она.
Другие поведенческие и геномные изменения, способствующие дивергенции видов, более тонкие и сложные для отслеживания, добавляет Моран.
"Нас особенно интересовало сравнение оранжегорлого и радужного ельца, потому что эти два вида сосуществуют и могут образовывать гибриды. Межвидовое скрещивание для этих рыб затратно, так как не даёт здорового потомства".
Если гибридное потомство погибает, оно не передаёт свой генетический материал следующему поколению. Линии с предрасположенностью к межвидовому скрещиванию постепенно вымирают.
"Следовательно, когда два вида сосуществуют в одной среде обитания, у них эволюционируют сильные предпочтения к спариванию с особями своего вида и игнорированию другого вида", — объясняет Моран.
Чтобы понять, как геномные факторы влияют на этот процесс, исследователи скрестили оранжегорлого и радужного ельцов в лаборатории и проанализировали геномы немногих гибридных особей, выживших после вылупления. Они секвенировали геном оранжегорлого ельца и провели серию анализов, чтобы определить, какие участки геномов двух видов являются несовместимыми.
"Мы обнаружили, что области генома с высокой генетической дивергенцией между двумя видами, вероятно, вносят вклад в их репродуктивную несовместимость", — сообщает Моран. Эти различия широко распространены и включают проблемные вариации в последовательности и порядке генов на хромосомах.
Подобные различия, вероятно, нарушают процесс деления клеток и могут изменять экспрессию генов у гибридного потомства, говорит Фуллер.
"Это исследование открывает окно в пост-репродуктивные механизмы, способствующие эволюции различных признаков у близкородственных видов", — резюмирует Фуллер.
"То, как виды, обменивающиеся генетическим материалом через гибридизацию, могут сосуществовать и оставаться отличными друг от друга, десятилетиями озадачивало эволюционных биологов. Надеюсь, полученные нами данные приблизили нас к ответу на этот большой вопрос", — заключает Моран.