WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Таким образом, на основании популяционно-генетических данных установлено, что в современном ареале Clupeonella cultriventris является генетически единым видом, что также подтверждается и данными RAPD-анализа ядерного генома (Слынько и др., в печ.). Крупные группы популяций объединены как общим происхождением, так и постоянным обменом мигрантами, в результате чего обеспечивается генетическое единство вида во всём ареале. Некоторую обособленность демонстрирует только совокупность популяций тюльки водохранилищ Средней и Верхней Волги.

ГЛАВА VI. ГЕНЕТИКО-БИОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОПУЛЯЦИЙ ТЮЛЬКИ БАССЕЙНА ВОЛГИ Установленные особенности распределения аллелей ряда локусов и дифференциация пресноводных популяций тюльки, вероятнее всего обусловлены селективным значением тех или иных аллелей. Селективное значение аллелей любого генетического локуса связано с конкретными физиологическими преимуществами продуцируемых аллозимов. При вселении тюльки в пресноводные водоёмы произошло изменение качественного состава среды обитания гидробионта и связанное с этим изменение физиологических характеристик ферментов. Для изучения селективности аллелей – маркеров пресноводных тюлек, были проведены эксперименты in vitro по влиянию солей, карбамида и температуры на изоферменты тюльки.

Большинство аллозимов отличаются друг от друга по своим функциональным особенностям. Возможным показателем дивергенции изоферментов могут служить различия в их устойчивости к воздействию солей при различном качественном составе действующего агента и разной экспозиции.

В результате работы установлены достоверные различия по воздействию активных агентов – SO42- (MgSO4·7H2O) и Cl- (NaCl) по экспрессированию ферментов Ldh-A и -Est-2. Во всех случаях отмечается достоверное снижение активности и увеличение времени окрашивания изученных ферментов. При повышении концентрации соответствующего агента негативные эффекты усиливаются. Для Ldh-A и -Est-2 можно отметить общую закономерность:

происходит репрессия всех аллоформ, при этом число изоферментов не изменяется.

Этот процесс в большей степени выражен при воздействии сульфат-анионов, чем при воздействии хлоридов.

При воздействии солей на изоферменты -Est-2 установлено отсутствие каких-либо различий между аллельными вариантами. Для аллелей Ldh-A определена следующая закономерность: продукты аллеля Ldh-A100 гораздо более устойчивы к воздействию хлоридов, чем продукты варианта Ldh-A’120 (рис. 5). В свою очередь, гомотетрамеры Ldh-A’120 несколько более устойчивы к воздействию сульфат-ионов. Вероятно, данная физиологическая адаптация связана с условиями внешней среды: продукты аллеля Ldh-A100 более приспособлены к работе в условиях повышенной минерализации в морях с высокой хлоридностью воды, а продукты аллеля Ldh-A’120 адаптированы для работы в условиях пресных вод.

A100/A100 A'120/A'120 A100/A100 A'120/A'Сульфаты Хлориды Норм. 1,5% 3% Рисунок 5. Влияние хлоридов и сульфатов разной концентрации на аллозимы лактатдегидрогеназы-А черноморско-каспийской тюльки. Норм. – активность изоферментов в физиологическом растворе; 1,5% и 3% - активность изоферментов при соответствующей концентрации анионов.

Черноморско-каспийская тюлька относится к категории эврибионтных видов, в том числе по параметрам солености и температуры (Приходько,1979). Переход морского вида к обитанию в пресных водах должен вести к значительным изменениям в системах осморегуляции и азотистого обмена. Морские костистые рыбы – типичные аммонотелические организмы, но способные выдерживать значительные концентрации карбамида в тканях, хотя и в несравненно меньших концентрациях, чем хрящевые рыбы (Шмидт-Ниельсон, 1982). Таким образом, устойчивость изоферментов к различным концентрациям карбамида может служить показателем их физиологического статуса (Кирпичников, 1987), в частности при изменении среды обитания с «морской» на «пресноводную».

Изоферменты тюльки показали большую устойчивость к карбамиду, сохраняя остаточную активность даже при 4М концентрации. В проведённых экспериментах было установлено, что продукты аллелей Ldh-A100 и -Est-2 a*41 демонстрируют большую устойчивость, нежели их аллельные варианты. Так, при воздействии 2М карбамида на гомополимер A100 происходит снижение активности на 30-50%, тогда как такая же концентрация агента для альтернативной гомозиготы A’приводит к почти полной репрессии. Для изозимов -Est-2 имеется подобная Оптическая плотность, D тенденция: относительное уменьшение эстеразной активности для продуктов гомозигот -Est-2 a*41/a*41 меньше, чем для альтернативного варианта. Вероятно, наблюдаемые различия в активности изоферментов связаны с приспособленностью этих аллозимов к работе в морских условиях.

Так как расселение тюльки по рекам шло в северном направлении, то можно ожидать наличие температурной селективности аллозимов. В результате экспериментов in vitro установлено, что теплоустойчивость изоферментов класса эстераз выше, чем лактатдегидрогеназы-А. Продукты аллеля Ldh-Aдемонстрируют большую теплоустойчивость, чем аллозимы Ldh-A’120, однако и продукт аллеля Ldh-A’120 сохраняет, хоть и в меньшей степени, свою активность во всём температурном диапазоне. В динамике изменения активности при повышении температуры этих изоферментов также наблюдаются существенные различия. Так, гомозиготы A’100/A’100 незначительно изменяют свою активность при повышенных температурах, тогда как для их альтернативных гомозигот характерно сильное равномерное снижение активности при повышении температуры. Вероятно, такие отличия связаны с приспособленностью продуктов аллеля Ldh-A’100 к функционированию в условиях более высоких температур. Все основные изоферменты -Est при температуре 7°С имеют практически одинаковую активность. При повышении температуры до 35°С в значительной степени репрессируются оба аллозима Est-2, а изоферменты фракции Est-1 снижают свою активность на 30-60%. Однако этот процесс компенсируется возрастанием активности изоферментов Est-3, за счёт чего суммарная эстеразная активность снижается незначительно. Этот компенсационный механизм работает вплоть до повышения температуры до 50С. Начиная с 65°С, как правило, все изоферменты Est инактивируются. В целом, подобная картина зависимости изменения эстеразной активности от температуры была описана ранее (Koehn et al., 1971) для североамериканской карповой рыбы палевого нотрописа Notropis stramineus.

В результате проведённых экспериментов in vitro можно сделать вывод о функциональной дивергенции аллелей Ldh-A и -Est-2 черноморско-каспийской тюльки. Аллель Ldh-A’120 можно условно назвать «волжским аллелем». Он демонстрирует черты приспособленности к функционированию в пресных, низкоминерализованных водах р.Волги. Аллель -Est-2 b*45, вероятно, имеет морское происхождение и, скорее всего, связан с особенностями метаболизма жирных кислот в морских и эстуарных популяциях тюльки. Установление этих эколого-генетических маркеров для Волжских популяций тюльки позволяет рассмотреть процесс расселения, микрофилогенеза и происхождения новообразованных популяций тюльки.

ГЛАВА VII. ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ АДАПТАЦИЙ CLUPEONELLA CULTRIVENTRIS В УСЛОВИЯХ РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА Для установления генетических адаптаций к конкретным условиям существования, следует рассмотреть наличие половой, онтогенетической и сезонной зависимости в распределении аллелей. Модельным водоёмом для этих наблюдений было выбрано Рыбинское водохранилище. Здесь на протяжении 20022007 гг. проводился мониторинг генетического состояния популяции тюльки по всем четырём плёсам (Центральному, Волжскому, Шекснинскому и Моложскому).

Таблица 2. Уровень межпопуляционной дифференциации по ряду полиморфных локусов у тюльки Рыбинского водохранилища.

Год наблюдений 2002 Локус (начальный этап) (современный этап) FIT FIS FST FIT FIS FST FIT FIS FST Ldh-A 0,035 0,03 0,005 0,023 0,007 0,016 0,03 0,046 0,Me-1 0,008 0,005 0,013 0,124 0,117 0,008 0,196 0,18 0,-Est-2 0,183 0,179 0,005 0,133 0,118 0,017 0,087 0,017 0,Среднее (на локус) 0,075 0,074 0,008 0,081 0,093 0,014 0,104 0,081 0,На основании полученных данных определён уровень пространственной подразделённости для популяции Рыбинского водохранилища (табл. 2) на разных этапах вселения тюльки. На начальном этапе (2002 г.) внутрипопуляционная дифференциация отсутствовала, а основная часть генетической изменчивости возникала в условиях, приближенных к панмиксии (FIT FIS » FST). Позже (2004 г.) наблюдалось образование внутрипопуляционных группировок, что отражает возросший почти в два раза коэффициент FST. На современном этапе (2007 г.) наблюдается высокая панмиксия внутри популяции Рыбинского водохранилища (FIT > FIS > FST), но уже явственно выражен процесс образования локальных стад тюльки, что характеризует значительно возросший коэффициент FST.

Представленные данные по высокой панмиксии тюльки объясняются биологическими особенностями вида. Тюлька – стайный пелагический вид, совершающий большие пищевые и нерестовые миграции. Расстояния акватории Рыбинского водохранилища не являются достаточным препятствием для регулярного межгруппового скрещивания. Намечающаяся некоторая пространственная дифференцировка между наиболее удалёнными группировками рыб, вероятно, связана с наличием локальных нерестилищ и тяготеющих к ним местных стад, что характерно и для многих других рыб (Алтухов, 2003; Wilmot et al., 1994).

По данным многолетних наблюдений, значительную часть популяции тюльки Рыбинского водохранилища составляют особи возрастом 0+ - 1+. Особенно большое количество сеголетков встречается в осенних уловах, когда их численность достигает 50-80%. Для тюльки на первом году жизни в целом наблюдается равное соотношение полов, тогда как у старших возрастных групп преобладают самки.

Важным вопросом при генетических исследованиях является изучение селективности тех или иных генотипов у разных полов и возрастных групп. Прямая оценка селективной ценности особей с определённым генотипом для тюльки затруднена в связи со сложностями искусственного получения потомства, содержания и выращивания молоди этого вида. В связи с этим оценки интенсивности отбора производились через обратный расчёт относительной приспособленности генотипов как меры вероятности выживания особей с тем или иным генотипом (Ли, 1978; Хедрик, 2003).

Установлено, что в результате различной селективной ценности изменяются не только частоты аллелей в группах ювенильных и половозрелых рыб, но и частоты конкретных генотипов. Так, если в группе неполовозрелых рыб по локусу Ldh-A относительная приспособленность (вероятность выживания) гетерозигот максимальна, то у половозрелых особей более вероятно выживание рыб гомозиготных по аллелю Ldh-A100.

Для ювенильных особей высокий уровень гетерозиготности обеспечивает более широкую норму реакции по отношению ко многим абиотическим факторам.

В частности это выражается в более широком диапазоне летальных температур молоди по сравнению с половозрелыми рыбами (Смирнов, 2005), что также, возможно, связано с большим уровнем гетерозиготности у неполовозрелых рыб (Redding, Schreck, 1979).

Изменение генетических характеристик в течение года в популяциях позвоночных животных – распространённое явление (Динамика…, 2004). Если для проходных и полупроходных рыб такие данные имеются, то для жилых форм этот вопрос недостаточно изучен (Алтухов, 2003). Сезонная динамика генно-частотных характеристик в случае тюльки интересна ещё и тем, что это короткоцикловый вид, срок жизни основной массы особей которого в Рыбинском водохранилище, как правило, не превышает 3-х лет, а основу нерестовой группы составляют впервые перезимовавшие рыбы возрастом 1+ (Кияшко и др., 2006). Таким образом, при перезимовке даже небольшие преимущества особей определенных генотипов сильно увеличивают их шансы на успешное размножение в следующем сезоне.

При сравнении типа и интенсивности отбора в течение года для разных генетических локусов тюльки наблюдается различная динамика относительных приспособленностей генотипов (как отношение наблюдаемых частот генотипов, испытавших давление отбора, к равновесным). Для локуса Ldh-А характерны существенные изменения приспособленности и давления отбора в течение сезона (рис. 6). Сильнее всего отбор действует при переходе к зиме, когда полностью меняется относительная приспособленность гомозигот. В весенний период тип отбора изменяется на балансирующий, а максимальная приспособленность перемещается на гетерозиготы.

Рисунок 6. Схема изменения интенсивности и типа отбора в популяции тюльки Волжского плёса Рыбинского водохранилища в течение сезона 2005-06 гг. на примере локуса Ldh-A. Условные обозначения: S – интенсивность отбора (мера вероятной выживаемости особей); W11, W12, W22 – относительные приспособленности (вероятность выживания того или иного генотипа) гомозигот (11 и 22) и гетерозигот (12).

Наблюдаемые колебания генетических показателей свидетельствую о сложных сезонных перестройках генетической структуры популяции, связанными с изменениями возрастной структуры и условиями зимовки основной части популяции – сеголетков и особей возраста 1+, что происходит как непосредственно под влиянием меняющихся абиотических факторов, так и, вероятно, со сменой качественного и количественного состава пищевых организмов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Для тюльки, расселившейся по всей Волге, генотипическое разнообразие чётко проявилось в биохимических адаптациях на уровне изоферментов. Это прослеживается для аллозимов мышечной лактатдегидрогеназы-А. Аллельный вариант Ldh-A100, вероятнее всего, имеет исторически «морское» происхождение, что проявляется в его большей устойчивости к хлоридам и карбамиду, а также более высокой термотолерантности, чем для продуктов альтернативного аллеля. На популяционном уровне такая гипотеза подтверждается особенностями географического распределения аллелей Ldh-A.

В морях частота аллеля Ldh-A100 максимальна, а у родственного, облигатно морского вида – Clupeonella engrauliformes изофермент представлен только продуктом аналогичного аллеля. В популяциях атлантической и тихоокеанской сельдей Clupea harengus и C. pallasi также преобладает аналогичный аллозим Ldh-A (Jorstad, 2004).

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






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