Цунами привело к появлению нового вида рыб: но есть один нюанс

Исследование Великого восточнояпонского землетрясения 2011 года показало, как быстро такое генетическое смешение может исчезнуть, как только окружающая среда вновь изменится, пишет IFLScience.

Это событие привело к образованию водоемов вокруг города Оцучи, когда мощные волны вымыли углубления в земле и вызвали оседание грунта. Сначала новые водоёмы наполнились морской водой, что привело к появлению в этом районе морских колючек Японского моря (Gasterosteus nipponicus), где также обитали пресноводные трёхостные колючки (Gasterosteus aculeatus). Эти два вида были отделены друг от друга примерно 680 000 лет.

Морские колючки выжили, поскольку по своей природе они проводят часть жизни в пресной воде. Со временем дождь постепенно вытеснил значительную часть морской воды из новых прудов, и морские рыбы начали скрещиваться с пресноводными колючками.

Исследование 2012 года показало, что 38 процентов рыб в прудах были гибридами, обладавшими генетическим материалом как от морских, так и от пресноводных родителей. Однако генетическая смесь не оставалась стабильной.

С каждым поколением количество ДНК G. nipponicus неуклонно уменьшалось. К 2020 году колючки из Оцучи стали генетически практически неотличимы от пресноводных G. aculeatus, которые никогда не смешивались с морской популяцией.

Поскольку Gasterosteus обычно размножается раз в год, исследователи смогли проследить это изменение на протяжении примерно 10 поколений. Морские генетические варианты исчезали гораздо быстрее, чем можно было бы ожидать только от случайного генетического дрейфа. Наиболее сильный отбор происходил в участках генома, связанных с адаптацией к пресноводной среде, миграцией в море, выбором партнера и репродуктивной способностью гибридных самцов.

Эта закономерность свидетельствовала о действии естественного отбора. Гибриды, унаследовавшие эти участки генома от своих пресноводных родителей G. aculeatus, размножались успешнее, чем те, у которых были соответствующие варианты G. nipponicus. Таким образом, морской генетический материал постепенно вытеснялся из популяции, несмотря на то, что эти два вида могли скрещиваться между собой.

"В этом исследовании было две основные неожиданности", — отметили в своём заявлении доктор Такуя Хосоки и доктор Джун Китано из Национального института генетики Японии. Они не ожидали, что участки генома, связанные с основными репродуктивными барьерами, исчезнут так быстро, а также были удивлены тем, что большая часть чужеродного генома продолжала исчезать в последующих поколениях.

Эти результаты также поднимают более общий вопрос. Некоторая часть генетического материала древних популяций неандертальцев и денисовцев сохранилась в человеческой ДНК на протяжении тысяч поколений, тогда как большая часть ДНК морских ежей в этих прудах исчезла буквально за десятилетие.

Исследователи отметили, что следующим важным вопросом является то, помогает ли сочетание нескольких сильных репродуктивных барьеров и множества более слабых генетических несовместимостей сохранить границы видов после гибридизации.

Ставки в Оцучи предоставили редкую возможность наблюдать за гибридизацией практически с самого начала. В предыдущих исследованиях часто изучали естественные гибриды спустя длительное время после первоначального смешивания или привлекали виды с более длительным поколением.

Подобный случай произошёл на Аляске после землетрясения 1964 года, когда морские колючки оказались в районах, которые вскоре стали пресноводными. За 50 лет эти изолированные рыбы стали генетически отличаться от своих морских сородичей.

В совокупности эти случаи показывают, что границы видов могут временно нарушаться в результате крупных природных явлений, но генетические последствия не обязательно носят длительный характер. В Оцучи естественный отбор вернул популяцию к её пресноводному генетическому фону всего за несколько поколений.

Другие новости науки

• Новое исследование подтвердило, что собаки действительно понимают голос хозяина.
• В Андах обнаружили неизвестные сооружения, назначение и возраст которых остались загадкой для учёных. Исследователи до сих пор не знают, кто именно построил эти здания.