Эта рыба Великих озёр могла эволюционировать, чтобы видеть, как её океанские предки
В тёмных водах озера Верхнее вид рыб адаптировался, вернув генетический признак, который, возможно, помогал его древним предкам видеть в океане.
Исследование сосредоточено на кийи (Coregonus kiyi), которые обитают в озере Верхнее на глубинах от 80 до более 200 метров. Эти рыбы принадлежат к группе близкородственных лососёвых — сигов.
В отличие от трёх других сигов озера Верхнее, живущих и питающихся на меньших глубинах, у кийи гораздо чаще встречается вариант гена родопсина, который, вероятно, улучшает зрение в тусклом «сине-сдвинутом» свете. Каждая из 21 исследованной особи этой глубоководной популяции несла только этот вариант гена.
Эта адаптация, по-видимому, знаменует возврат к древнему состоянию. Согласно реконструкции эволюционной истории вида, около 175 миллионов лет назад океанские предки кийи, вероятно, обладали тем же генетическим вариантом.
Затем, когда предковые популяции рыб переместились из «сине-сдвинутых» морских вод в более мелкие «красно-сдвинутые» реки и озёра, стала более распространённой форма родопсина, полезная в этих средах. Наконец, кийи, достигнув глубоких вод озера Верхнее, снова адаптировались к «сине-сдвинутому» цвету воды, в которой теперь обитают.
Исследование опубликовано в журнале Genome Biology and Evolution. Проект, финансируемый Комиссией по рыболовству Великих озёр, был совместной работой учёных из Университета в Буффало и Научного центра Великих озёр Геологической службы США.
«Эволюцию часто считают однонаправленным процессом, но в этом примере за 175 миллионов лет мы видим возврат к гораздо более раннему предковому состоянию», — говорит Тревор Краббенхофт, ведущий автор исследования.
«Биологи-рыболовы пытаются восстановить популяции аборигенных рыб в Великих озёрах, поэтому важно понимать адаптации видов», — добавляет первый автор Кэтрин Итон.
Восстановление рыб в Великих озёрах
Неясно, полностью ли предки кийи утратили «сине-сдвинутый» вариант гена перед тем, как заново его развить, или же этот вариант просто стал менее частым, а затем снова распространился.
Однако сегодня «существует действительно чёткое различие между глубоководными и мелководными видами». В то время как у всех изученных кийи была «сине-сдвинутая» форма родопсина, у исследованных мелководных сигов (Coregonus artedi, Coregonus hoyi и Coregonus zenithicus) в основном была версия гена, полезная в «красно-сдвинутых» водах.
Тот же «сине-сдвинутый» вариант родопсина присутствует у ряда других рыб, живущих в море или глубоких озёрных водах. Такое повторяющееся «параллельное» развитие может указывать на важную функцию адаптации: в данном случае, вероятно, помощь в зрении в разных средах.
Эти данные важны, потому что световая среда в Великих озёрах меняется. Например, инвазивные zebra и quagga mussels, фильтрующие органику, повышают прозрачность воды в некоторых местах.
Знание также ценно для восстановления аборигенных популяций рыб. Сиги когда-то были доминирующим видом-жертвой в Великих озёрах, поддерживая хищников вроде озёрной форели. Они остаются важным компонентом рыболовства с ежегодной стоимостью более $7 млрд.
«Исследования для лучшего понимания их биологии критически важны для разработки успешных усилий по восстановлению в будущем», — отмечает Билл Тейлор, комиссар Комиссии по рыболовству Великих озёр.