WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

Этот результат можно объяснить двумя фактами. Во-первых, даже некодирующие ядерные маркеры эволюционируют медленнее, чем кодирующие гены митохондриальной ДНК (Минченко, Дударева, 1990; Корниенко и др., 2004). Во-вторых, согласно теории нейтральной молекулярной эволюции (Кимура, 1985), для фиксации нейтральной замены в популяции требуется некоторое время, в среднем это время, в количестве поколений, составляет четыре эффективных размера популяции. Эффективный размер популяции для митохондриального генома, по меньшей мере, в четыре раза меньше эффективного размера популяции ядерного генома. Это связано с тем, что митохондриальные гены наследуются только в одной копии и только по материнской линии. То есть, в этой ситуации, за один и тот же промежуток времени в количестве поколений, прошедших с момента деления исследуемого вида на популяции, в митохондриальном геноме могло зафиксироваться множество мутаций, а в ядерном геноме - ни одной. Этим и объясняется различие между деревьями, построенным по митохондриальному и ядерному маркерам.


Оценка достоверности генетической неоднородности Baicalia carinata

Для оценки достоверности отличий между популяциями, выделенными с помощью молекулярно-филогенетического анализа, мы использовали ранговый критерий Манна и Уитни (U-критерий) (Mann, Whitney, 1947; Лакин, 1990). Данный критерий использовался в ряде работ, для анализа попарных генетических дистанций (Uit de Weerd et al., 2004; Ingman, Gyllensten, 2003). Вычислили величину z, значение которой равно 20893679, что намного больше табличного значения, следовательно р0,01. Это свидетельствует о том, что сравниваемые нами группы выборок (Восточная и Юго-Западная популяции) достоверно отличаются друг от друга. Для ядерного маркера р0,05. Это подтверждает результат, полученный при филогенетическом анализе, проведенном по этому же маркеру.

Известно, что песчаные грунты в западной и восточной литорали Байкала неравномерны, расположены пятнами и прерываются каменисто-валунными грядами и выходами скал (Kozhova, Izmest’eva, 1998). И можно было ожидать существование множества популяций, в предельном случае – по одной в каждом таком «пятне». Однако результаты проведенного молекулярно-генетического анализа свидетельствуют о том, что, несмотря на пространственную раздробленность ареала распространения исследуемого вида моллюска вдоль литорали озера, между пространственно изолированными группами животных происходит обмен генетической информацией.

По предварительным наблюдениям выяснено, что особи вида B. carinata передвигаются по поверхности мягкого субстрата, а не проводят большую часть жизни, зарывшись в грунт, как, например, виды родов Korotnewia Lindholm, 1909 и Liobaicalia Lindholm, 1924. Поэтому широкое расселение исследуемого вида по озеру вполне возможно, к тому же, если учесть, что B. carinata откладывает яйца на раковины особей своего вида, то имеет место и активное расселение (улитки), и пассивное (эмбрионы) (Sitnikova et al., 2001), что определяет большую скорость передачи генетической информаций у исследуемых моллюсков.

Филогенетические взаимоотношения внутри рода Baicalia

Рис. 6. Филогенетическое древо, построенное баесовским методом по ядерной ДНК некодирующего региона ITS1. Узлы с постериорными вероятностями менее 50% сведены в политомии. Разными цветами выделены все виды рода Baicalia.

На простирающихся древах (рис. 1, 4) видно, что байкалии, как уже отмечалось выше, формируют самостоятельные клады и образуются в разных частях этих древ от вида B. carinata. Это свидетельствует в пользу того, что вид B. carinata может быть предковым для остальных видов рода Baicalia. Если соотносить простирающиеся древа с географией Байкала, то можно сказать, что формы B. carinatocostata, B. turriformis образовались на восточном побе-режье, а B. c. rugosa, B. dybowskiana - на западном и дальше их эволюция происходила параллельно.

Для того чтобы получить более целостную картину о филогении сестринских видов байкалий мы построили филогенетические древа по обоим маркерам «баесовским методом» с помощью программы MrBayes (Ronquist, Huelsenbeck, 2003). В качестве аутгруппы выбрали вид Benedictia baicalensis, принадлежащий эндемичному семейству байкальских моллюсков Benedictiidae. Сравнивая филогенетические древа, построенные по двум молекулярным маркерам, мы установили, что все виды рода Baicalia, так же как и на простирающихся древах, образуют самостоятельные клады. Однако, следует обратить внимание, что на молекулярно-филогенетическом древе, построенному по ядерному маркеру все сестринские виды, в том числе и B. c. rugosa, и B. dybowskiana стоят достаточно далеко от B. carinata и выступают аутгруппой ко всем каринатам (рис. 6).

Напротив, на митохондриальном древе, построенном аналогичным методом и приведенном ниже, видно, что ругозы и другие сестринские виды фактически не отделяются и даже встраиваются внутрь, «разбивая» клады B. carinata (рис. 7).

Рис. 7. Филогенетическое древо, построенное баесовским методом по фрагменту гена СО1 мтДНК. Узлы с постериорными вероятностями менее 50% сведены в политомии.

Анализируя полученные результаты, мы получили следующий факт. Несмотря на то, что ядерный геном эволюционирует в целом гораздо медленнее митохондриального (в нашем случае среднее количество нуклеотидных замен внутри вида по ядерному маркеру составляет около 2%, а по митохондриальному – около 5%), встречаются отдельные случаи, когда наблюдаемый уровень полиморфизма в ядерной ДНК оказывается выше, чем в митохондриальной (межвидовой полиморфизм рода Baicalia по ядерному маркеру составляет 6%, а по митохондриальному – около 4,5%). Это может быть связано с тем, что при неизменной скорости накопления замен в одном маркере, скорость эволюции в другом маркере может меняться. Для проверки данной гипотезы мы провели тест на относительную скорость эволюции (Relative Rate Test) и сравнили поочередно каждый вид из исследуемого рода с самым широко распространенным представителем байкалий – видом B. carinata (рис. 8).

По результатам проведенного теста видно, что скорость молекулярной эволюции по участку ядерной ДНК среди байкалий приблизительно одинакова, тогда как по митохондриальному маркеру эта скорость довольно сильно варьирует. То есть, при неизменной скорости накопления замен в маркере яДНК, скорость накопления замен в мтДНК достоверно отличается. Причем, моллюски, имеющие по результатам теста, самую высокую и самую низкую скорость накопления замен резко отличаются по экологическим характеристикам, в частности по субстратной приуроченности. Самая высокая скорость эволюции у вида B. carinatocostata, который, как и B. carinata, живет и размножается на песчаных грунтах, но в отличие от B. carinata, откладывающей яйца на раковины особей своего вида, особи B. carinatocostata прикрепляют яйцевые капсулы на песчинки. Затем, по результатам теста следуют B. c. rugosa и B. dybowskiana, встречающиеся совместно с B. carinata на мягких грунтах, но их яйца были найдены только на каменисто-валунных грунтах литорали. Самая низкая скорость эволюции у B. turriformis, для которого характерным местом обитания являются скальные выходы материнских пород и боковые поверхности огромных валунов (Sitnikova et al., 2001).


















Рис. 8. По оси Y – среднее число замен в процентах между B. carinata и видами рода Baicalia, по оси X – виды рода Baicalia.

Такое замедление молекулярной эволюции можно объяснить эффектом «митохондриального подметания» (MacRae, Anderson, 1988; Ballard et al., 1996; Shoemaker et al., 2004; Wisea et al., 1998; Opijnen et al., 2005; rnason, 2004; Grant et al., 2006). Этот эффект заключается в том, что если в любом митохондриальном гене происходит благоприятная мутация, то гаплотип, несущий эту мутацию, получает преимущество и очень быстро становится преобладающим в популяции, вытесняя другие гаплотипы. Обязательным условием возможности такого «подметания» является отсутствие рекомбинации. Результатом станет снижение уровня наблюдаемого генетического полиморфизма митохондриальной ДНК, тогда как уровень генетического полиморфизма в ядерной ДНК останется прежним.

Таким образом, можно предположить, что появлению форм B. c. rugosa и B. dybowskiana способствовали какие-то благоприятные мутации, связанные с изменением образа жизни (например, с измением физиологических потребностей в кислороде) и произошедшие именно в митохондриальном геноме. Как следствие, снизился уровень генетического полиморфизма мтДНК, а полиморфизм ядерного генома остался прежним, что объясняет различное положение B. c. rugosa и B. dybowskiana на ядерном и митохондриальном филогенетических древах.


Морфологическая дифференциация B. carinata по пластическим признакам

В рамках проведенного исследования измерено 450 раковин моллюсков, принадлежащих виду B. carinata, собранных из 35 районов оз. Байкал. Весь массив данных разделили географически на две группы: Восточную (237 раковин) и Юго-Западную (213 раковин) популяции согласно генетическим данным и проверили достоверность отличий с помощью критериев Стьюдента и Фишера (Лакин, 1990) (табл. 3). Предварительно, морфологические признаки проверили на нормальность распределения. Коэффициент корреляции между пластическими признаками по H и W равен 0,75. Это говорит о том, что все измеряемые нами морфологические признаки коррелируют между собой в зависимости от размеров раковины.

Из проведенного анализа следует, что при достоверном отличии двух исследуемых групп моллюсков с вероятностью более 99% по критериям Стьюдента и Фишера, коэффициент дивергенции Майра (Майр, 1971), показывающий степень отличий между группами очень мал. Сравниваемые популяции могут считаться самостоятельными подвидами, если коэффициент Майра CD1,28. В нашем случае практически все значения CD меньше 1,28, что соответствует различиям на внутривидовом уровне.


Таблица 3. Статиститческая оценка дифференцированности B. carinata.

Пласти

ческие призна

ки

Восточная популяция

(n=237)

Юго-Западная популяция

(n=213)

Крите-

рий Стью-

дента

Вероят-ность (pSt)

Крите-

рий

Фишера

(F-ratio)

Вероят-ность (pF)

CV

(%)

CD

Сред-

нее

значе-

ние



Стан-дарт-

ное откло-

нение

Сред-нее значе-ние

Стандар-

тное отклоне-

ние

H

15,77

3,32

12,53

1,98

12,40

<0,0001

2,80

<0,0001

21

0,61

W

5,81

1,00

4,59

0,66

15,10

<0,0001

2,31

<0,0001

17

0,74

Ah

4,16

0,84

3,45

0,61

10,13

<0,0001

1,87

<0,0001

20

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.