​Ученые выяснили, что истории расселения трех близких видов микроскопических рачков-дафний по территории Северной Евразии сильно различались. Эти знания помогают понять, как формировалась пресноводная фауна континента. Результаты исследования опубликованы в PLOS One. Работа поддержана грантом РНФ.

Ветвистоусые рачки (надотряд Cladocera), живущие в основном в пресных водоемах, интересны не только специалистам по ракообразным. Эти микроскопические животные — модельные объекты эволюционной биологии, генетики, экологии и других направлений биологических наук. Особенно часто в исследованиях используются рачки из рода дафний. Несмотря на то, что это наиболее известный и распространенный род кладоцер, у гидробиологов еще нет целостного представления о картине распространения этих рачков по Евразии. Одна из причин — то, что на огромной территории Сибири дафний никогда специально не изучали. Недавно российские ученые впервые собрали в сибирских водоемах рачков нескольких видов и исследовали их, чтобы узнать больше об истории их расселения по континенту.

Картинка 1. Водоемы, из которых дафнии были взя... 

Картинка 1. Водоемы, из которых дафнии были взяты для исследования, на карте Северной Евразии. Выделены бассейны озера Чаны и Тоджинской котловины. Кружками обозначено распространение разных видов дафний: зеленый — D. galeata, красный и оранжевый — D. longispina, синий — D. dentifera. Другие цвета относятся к видам, генетическое исследование которых не проводилось. Источник: Алексей Котов

Для исследования выбрали три вида дафний, которые встречаются по всей Северной Евразии и известны любому гидробиологу: Daphnia galeata, D. longispina и D. dentifera. Образцы рачков собрали в 35 водоемах европейской части России, Восточной Сибири, Дальнего Востока, а также Австрии и Монголии. Всех дафний перед исследованием сфотографировали, чтобы сохранить данные об их внешнем виде, а затем извлекли из некоторых особей ДНК. Генетическое сравнение популяций из разных регионов проводили по двум митохондриальным генам. Митохондрии — небольшие органеллы клетки, ее «энергетические станции». Митохондриальная ДНК у всех животных передается только по материнской линии, в то время как ДНК ядра клетки при оплодотворении собирается из генетического материала обоих родителей. Именно поэтому проследить родственные связи между разными популяциями животных по митохондриальным генам проще, чем по генам в ДНК ядра. Для сравнения наследственного материала были использованы не только собранные в ходе исследования данные, но и информация из международной базы GenBank.

Картинка 3. Отбор проб зоопланктона в Западной ... 

Картинка 3. Отбор проб зоопланктона в Западной Сибири. Источник: Алексей Котов

Ученые выявили различия в ДНК дафний из разных районов Евразии и смогли определить генетические дистанции между популяциями и примерное время их расхождения.

Выяснилось, что, несмотря на близость трех видов дафний, они по-разному расселялись по Северной Евразии. Распространение Daphnia galeata по региону произошло очень быстро в относительно недавнее время. Виды D. longispina и D. dentifera оказались генетически очень неоднородными. Исследователи пришли к выводу, что эти дафнии во времена ледникового периода выжили в разобщенных популяциях в так называемых рефугиумах (убежищах) на территории Восточной Сибири. Большую часть ледникового периода климат в этом регионе был сухим и холодным, и немногочисленные водоемы были сильно изолированы друг от друга. Когда условия изменились, обособленные популяции D. longispina и D. dentifera распространились шире, но так и не смешались между собой. В результате внутри каждого вида сохранилось сильное генетическое разнообразие как отпечаток их плейстоценовой истории.

«В этом исследовании мы применили филогенетический и филогеографический подходы, то есть на основе генетических данных выделили родственные линии дафний, выяснили связи между ними и реконструировали историю расселения отдельных видов по Северной Евразии в целом, — поясняет ведущий научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН, профессор РАН, член-корреспондент РАН Алексей Котов. — Ветвистоусые рачки рода Daphnia — наиболее удобный модельный объект для такой работы, но мы планируем изучить демографическую историю и других родов ветвистоусых ракообразных, а также некоторых других микроскопических животных континентальных водоемов. В совокупности эти исследования позволят создать единую картину того, какие исторические процессы сформировали современное биоразнообразие водоемов Северной Евразии».

Картинка 4. Молекулярно-генетическая лаборатори... 

Молекулярно-генетическая лаборатория. Источник: Алексей Котов

Исследование проводилось совместно с учеными из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН, Института систематики и экологии животных СО РАН и Лимнологического института СО РАН.

Похожие новости

  • 05/02/2019

    Акция «Открытая лабораторная» пройдет в 30 странах мира в честь Дня российской науки

    ​​Массовая акция по проверке научных знаний пройдет 9 февраля 2019 года. В этот раз все желающие впервые смогут проверить научность своей картины мира на русском, английском, французском и других основных мировых языках.
    2673
  • 09/04/2019

    Универсальный метод определения пола у бабочек разработали в Новосибирске

    ​Метод, с помощью которого сибирские ученые предложили различать самок и самцов личинок бабочек, или чешуекрылых, может быть полезен для борьбы с вредителями, такими как непарный шелкопряд, а в будущем пролить свет на механизмы передачи некоторых вирусных инфекций.
    448
  • 15/08/2017

    Сибирские ученые нашли механизмы, позволяющие насекомым вырабатывать устойчивость к бактериям

    ​Новосибирские ученые совместно с немецкими коллегами изучили, почему насекомые-вредители очень быстро перестают реагировать на биологические инсектициды, и выяснили, что в формировании устойчивости участвуют, в том числе, и эпигенетические механизмы.
    902
  • 04/03/2019

    Подведены итоги конкурсов Президентской программы РНФ на поддержку ведущих лабораторий и инфраструктурных проектов

    Российский научный фонд (РНФ) подвел итоги конкурсов Президентской программы на поддержку ведущих лабораторий и инфраструктурных проектов, победителями стали более 150 новых проектов: 49 лабораторий мирового уровня и 106 проектов, которые будут выполняться на 18 крупных объектах научной инфраструктуры.
    1481
  • 06/12/2016

    Новосибирские ученые изучают поведенческие модели птиц

    Учёные Новосибирского государственного университета и Института систематики и экологии животных СО РАН провели исследование изменчивости поведения птенцов барабинской чайки. Экологи поставили эксперимент: создали загородку-лабиринт, в которую помещали детёнышей чаек, чтобы оценить разнообразие присущих им способов решения задач на ориентирование.
    2159
  • 04/04/2018

    Подведены итоги оценки результативности научных организаций

    454 организации разделили по трем категориям. Чем отличились сельскохозяйственные институты, чему Минздраву стоит поучиться у ФАНО и в каком регионе больше всего институтов из третьей категории, читайте в материале Indicator.
    4035
  • 30/03/2017

    Новосибирские учёные предлагают бороться с колорадским жуком при помощи грибов и бактерий

    ​Учёные Института систематики и экологии животных СО РАН придумали, как бороться с колорадским жуком с помощью специальных паразитических грибов, бактерий и их метаболитов. Это поможет создать безопасный для природы и человека метод контроля численности вредителя.
    1813
  • 10/03/2017

    Российские ученые разработали новое вещество против вируса гриппа на основе природных соединений

    ​Ученые из Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и Научно-исследовательского института гриппа в Санкт-Петербурге разработали новый продукт широкого спектра противовирусной активности, в основе которого лежат природные соединения: терпены и терпеноиды.
    3148
  • 24/12/2019

    Академик Михаил Грачев награжден Орденом Александра Невского

    Указ Президента Российской Федерации от 19.12.2019 № 611 В Указе сказано:  За большой вклад в развитие науки и многолетнюю добросовестную работу наградить: ОРДЕНОМ АЛЕКСАНДРА НЕВСКОГО Грачева Михаила Александровича - главного научного сотрудника Лимнологического института СО РАН.
    157
  • 06/04/2019

    Академик Игорь Бычков о проекте изменений приказа №63 Минприроды РФ

    ​Поправки в приказ Минприроды РФ, меняющие допустимые объемы и концентрации веществ, сбрасываемых со сточными водами в озеро Байкал, вступают в конфликт с федеральным законодательством, заявил РИА Новости руководитель Иркутского научного центра СО РАН, заместитель председателя Научного совета СО РАН по проблемам озера Байкал, академик Игорь Бычков.
    590