Результаты сравнительного исследования рачков-амфипод, полученные в НИИ биологии Иркутского госуниверситета, вошли в недельный дайджест наиболее интересных событий в отечественной науке, опубликованный Минобрнауки России. Директор НИИ биологии Максим Тимофеев рассказал управлению информационной политики ИГУ о сути работы.
В Байкале есть очень распространённый вид рачков-амфипод под названием Эулимногаммарус бородавчатый (Eulimnogammarus verrucosus). Этот вид известен очень давно, он был описан одним из самых первых ещё в 1858 году. И неудивительно, поскольку именно этих рачков первыми и обнаружит любой человек, оказавшийся на берегах озера. Достаточно просто приподнять у кромки воды любой крупный камешек, и десятки гаммарусов, похожих на зелёных креветок, мгновенно расплывутся в разные стороны. Так вот, пару лет назад, изучая генетическое разнообразие этого распространённого по всему побережью вида, учёные института внезапно обнаружили, что на самом-то деле в Байкале этих бородавчатых гаммарусов не один вид, а целых три. Причём эти все три вида внешне никак неотличимы друг от друга – по-научному такие «скрытные» виды называется криптическими.
Выяснилось, что криптические виды бородавчатых гаммарусов, хоть и являются ближайшими родственниками, чётко различимы на генетическом уровне. И, несмотря на близкое родство, эти виды терпеть друг друга не могут: при встрече атакуют и убивают конкурентных самцов, захватывают и спариваются с самками чужого вида, тем самым стерилизуя их, поскольку при межвидовом скрещивании получается нежизнеспособное потомство. Было установлено, что обитают они в разных регионах Байкала: на юго-востоке живёт самый агрессивный вид, а два других на западе и севере. Эти ареалы распространения имеют довольно строго определённые границы, отделяющие друг от друга территории обитания каждого вида. Так, в районе Южного Байкала эта граница проходит ровно по истоку реки Ангара, которая являет собой непреодолимый барьер для рачков из-за интенсивного потока холодной глубинной воды, с большой скоростью вытекающего из озера. Исток Ангары надёжно разграничивает прибрежные сообщества бородавчатых гаммарусов, принадлежащих конкурирующим видам.
Учёным известно, что исток Ангары довольно молодое образование: он появился по геологическим меркам совсем недавно, около 100 тысяч лет назад. Поэтому сам исток и его берега является очень интересным модельным участком для изучения скорости и направлений эволюции байкальских эндемиков. Точно зная, когда произошло разделение видов, населяющих разные берега, можно оценить скорость эволюционных преобразований в таких изолированных друг от друга популяциях.
- У нас в институте этими вопросами занимается группа под руководством Полины Дроздовой. Обнаружив факты криптического разнообразия у бородавчатых гаммарусов, группа Полины решила проверить, насколько эта ситуация уникальна, и относится ли она только к одной группе видов рачков или же она типична для всех прибрежных эндемиков. Следующим в очереди на проверку был вид Эулимногаммарус полосатый (Eulimnogammarus vittatus), также распространённый в прибрежной зоне. У полосатых гаммарусов была обнаружена очень близкая картина: в изолированных районах обитают совершенно разные, хоть и внешне неотличимые, криптические виды. Казалось бы, с байкальскими рачками все понятно: стоит развести их по разным территориям, как они начинают формировать обособленные сообщества, эволюционируя в отдельные виды, и принимаются конкурировать с некогда близкими родственниками. Получается, принцип «с глаз долой из сердца вон» присущ не только неверным партнёрам, но вполне относится и к байкальским эндемикам? Как выяснилось, картина немного сложнее, - пояснил Максим Тимофеев.
Третьим исследованным видом, обитающим на разных берегах истока Ангары, стал Эулимногаммарус голубой (Eulimnogammarus cyaneus). Это такой же типичный обитатель прибрежной литорали, как и предыдущие виды. Его можно встретить по всему побережью озера, причем внешний вид рачков может очень сильно различаться своей окраской: от темно синего до светло-голубого и даже оранжевого. Такое богатое морфологическое (внешнее) разнообразие подсказывало исследователям, что наверняка у голубых гаммарусов аналогичная ситуация с разделением на разные виды. Все оказалось совсем не так.
Оказалось, что байкальские голубые гаммарусы решили не дробиться на новые виды, а продолжили жить одной «большой и дружной семьёй». Даже несмотря на то, что уже сотню тысяч лет назад прибрежные сообщества этого вида были изолированы друг от друга истоком реки Ангара, по обоим берегам вид сохранился в своём неизменном варианте. Затем выяснилось, что и не только в истоке, но и на севере, и на юге Байкала по-прежнему обитают представители одного и того же вида. При этом, будучи помещёнными вместе, голубые гаммарусы из разных отдалённых локаций не проявляют никакой агрессии к сородичам, с готовностью спариваются с самками любого окраса и географического происхождения. Более того, учёные обнаружили, что это единственный байкальских вид рачков, который прекрасно себя чувствует в лаборатории и начинает активно расти и размножатся в аквариумах круглый год.
- В общем, голубые гаммарусы оказались вполне себе жизнерадостными и позитивными пацифистами, наслаждающимися жизнью. Это довольно радикально отличает их от живущих рядом с ними полосатых и бородавчатых гаммарусов, - добавил директор НИИ биологии Максим Тимофеев. - Стоит отметить, что эта занимательная история очень хорошо показывает нам различные пути эволюционных стратегий, применяемых живыми организмами для выживания собственного вида. Одни развивают навыки быстрой специализации и эволюции, агрессивно борются с близкими и дальними сородичами-конкурентами. А другие, напротив, идут по пути широкой толерантности, гибкости и адаптивности, и выживают именно так. Тем и уникален наш Байкал, что мы можем наблюдать совершенно разные стратегии прямо в одном водоёме, а иной раз буквально на одном квадратном метре изучаемого побережья.
