Исследование раскрывает филогению и адаптивную эволюцию усоногих раков в хемосинтетических глубоководных местообитаниях

Усоногие раки — особые ракообразные, обычно заключенные в известковые пластины и прочно прикрепляющиеся к морским субстратам, таким как скалы, лодки и другие животные.

Это уникальная группа, у которой в нормальных и хемосинтетических средах параллельно эволюционировали идентичные типы строения тела (сидячий, стебельчатый и асимметричный).

Группа исследователей под руководством профессора Ли Синьчжэна из Института океанологии Китайской академии наук провела комплексный митогеномный анализ, чтобы изучить эволюционную историю усоногих раков и охарактеризовать генетические адаптивные особенности видов, обитающих в суровых морских хемосинтетических местообитаниях.

Исследование было опубликовано в Frontiers in Marine Science 15 сентября.

Филогенетические выводы и тесты топологии продемонстрировали общее происхождение семейств Pollicipedidae, Calanticidae и Balanomorpha. Однако филогенетические, морфологические и палеонтологические данные указывают на альтернативное происхождение Verrucomorpha — возможно, от Archaeolepadomorpha в верхнем триасе (225 миллионов лет назад).

На основе данных митохондриального генома были выявлены две отдельные линии усоногих раков, обитающих в хемосинтетических местообитаниях. Это указывает, что усоногие раки колонизировали глубоководные хемосинтетические местообитания в истории как минимум дважды.

Анализ давления отбора показывает, что обе линии подверглись относительно высокому давлению отбора, когда их предки колонизировали хемосинтетический биотоп. Однако конкретные сайты отбора у этих двух линий были различными. Это явление показывает, что геномный ответ на изменение окружающей среды зависит не только от внешних факторов, но и от самих организмов.

Исследователи обнаружили, что время дивергенции хемосинтетических линий произошло сразу после мел-палеогенового массового вымирания и сеноман-туронского океанического аноксического события. Эти события значительно сократили разнообразие морских организмов, что привело к образованию множества свободных экологических ниш.

«Основываясь на наших результатах, мы предполагаем, что вакантность экологической ниши, ситотаксис и специфичность генов в адаптивных стрессовых реакциях способствовали происхождению и диверсификации усоногих раков в хемосинтетических экосистемах», — заявил Гань Чжибинь, первый автор исследования.

«Наше исследование описывает правдоподобную эволюционную историю для линий усоногих раков, особенно хемосинтетических, и дает новое представление об их филогении. Оно также подтверждает, что эволюция животных стимулируется множеством факторов», — сказал профессор Ли.