Исследование багамских карпозубиков выявило гены, определяющие пищевые ниши
В солёных озёрах острова Сан-Сальвадор на Багамах обитает удивительное разнообразие рыб, которое может соперничать со знаменитыми зябликами Дарвина с Галапагосов.
Там живут неприметные багамские карпозубики, названные так из-за агрессивного, щенячьего поведения самцов, которые окружают друг друга, чтобы заявить права на территорию озера в брачный сезон. Эволюционные биологи Джозеф МакГирр и Кристофер Мартин изучают три близкородственных вида карпозубиков, мирно сосуществующих в тёплых водах. Каждый из них, благодаря небольшим различиям в размере челюстей, занял свою собственную пищевую нишу — и всё это произошло за последние 10 000 лет. Они специализируются на разной пище — водорослях, улитках или быстро атакующих чешуеядных особях — что, как и у зябликов Дарвина, отражает различия в выборе пищи в зависимости от размера и формы их клювов (челюстей).
Чтобы раскрыть причины этого разнообразия, учёные идентифицировали 12 миллионов однонуклеотидных полиморфизмов (SNPs) из 37 геномов, секвенированных в девяти популяциях всех трёх видов, пойманных на острове Сан-Сальвадор и на одном соседнем острове. Они сопоставили изменения в ДНК с различиями в размере челюстей, чтобы выявить гены-кандидаты, ответственные за большие и маленькие челюсти.
Исследователи обнаружили новые гены-кандидаты, сильно ассоциированные с размером челюсти, а также получили доказательства роли аллелей с большим эффектом в преодолении более глубоких «фитнес-долин». Кроме того, для эволюции больших челюстей потребовалось больше аллелей с большим эффектом, чем для маленьких.
«В целом мы обнаружили очень мало регионов с фиксированными между видами единичными SNPs, которые также были бы сильно связаны с расходящимися размерами челюстей. Многие из этих регионов содержали всего один ген с известным влиянием на развитие скелета у модельных организмов. Поразительно, что некоторые из этих генов содержали всего один SNP, фиксированный между видами в регуляторной области или интроне, что делает их отличными кандидатами для будущих функциональных исследований», — сказал автор-корреспондент Кристофер Мартин.
Однако, по словам Мартина, эти результаты поднимают интригующий вопрос.
«Если признаки чешуеядности формировались под действием жёстких генетических "подметаний" на основе вариаций в предковых карибских популяциях, почему эта трофическая специализация отсутствует на соседних островах?» Из предыдущих экологических и генетических исследований они не смогли обнаружить каких-либо разительных экологических различий или различий в генетическом разнообразии между островом Сан-Сальвадор и соседними Багамскими островами.
«Ответ на этот вопрос потребует дальнейшего изучения экологических и генетических факторов, формирующих этот исключительный случай быстрой экологической специализации. Пока что обычные подозреваемые (площадь озера, экологическое и генетическое разнообразие), похоже, не являются триггером адаптивной радиации, как это обычно предполагается. Похоже, ответ гораздо сложнее и интереснее, чем мы могли себе представить. Возможно, высокие требования к эффективности чешуеядения создают разреженный ландшафт приспособленности, доступный только через редкие комбинации аллелей и в условиях экологической стабильности?»