Одно из самых бедных по количеству живущих в нем видов Балтийское море оказалось настоящей природной лабораторией. Эволюция ускорилась в нем в десятки тысяч раз. Океанологи начали находить виды, которые образовались буквально сотни лет назад.
Ученые из Гетеборгского университета(University of Gothenburg) под руководством доктора Рикардо Перейры зафиксировали факт видообразования в морских экосистемах. Бурая водоросль -- фукус укореняющийся (Fucus radicans) появилась на свет в водах Ботнического залива Балтийского моря совсем недавно -- 400 лет назад. Сам процесс занял примерно 10000 лет. Балтийское море считается одним из самых бедных в видовом отношении. Поэтому такое событие очень заинтересовало ученых. Особенно биологов волновал вопрос, каков же механизм быстрого видообразования в однородной морской среде.
Темпы эволюции
Видообразование -- процесс долгий и не терпящий суеты. Ведь появление нового вида должно быть биологически оправданно. Обычно природе требуется от одного до 100 миллионов лет для «обдумывания» всех деталей, прежде чем на свет появится новый вид. В морской среде видообразование происходит особенно медленно, так как в ней отсутствует географическая изоляция. Океанические течения быстро смывают все барьеры. Например, разные виды креветок образовались 3,5 миллиона лет назад. И только после того, как поднялся Панамский перешеек, соединивший Южную и Северную Америку и отделивший «тихоокеанскую» популяцию креветок от «карибской».
С другой стороны, теория говорит нам о том, что образование видов может происходить достаточно быстро. Примеров единицы, но они существуют. Например, красная нерка (Oncorhynchus nerka), плодовая мушка (Drosophila melanogaster), полиплоидные растения – то есть виды, у которых происходит быстрое чередование поколений. Правда, до настоящего времени примеров «быстрой» эволюции видов в морской среде ученые не находили.
Родословная
Пять лет назад команда доктора Перейры обнаружила новый вид бурой водоросли. Его назвали фукусом укореняющимся (Fucus radicans). Дальнейшие исследования показали, что это не просто эндемичный вид, обитающий исключительно в Ботническом заливе.
Предком фукуса укореняющегося оказался фукус пузырчатый (Fucus vesiculosus) – вид, широко распространенный в Северной Атлантике, Балтийском и Белом море. Ученые считают, что начало формирования нового вида и отделение фукуса укореняющегося от своего «родителя» произошло 8000-10000 лет назад. И не случайно. Именно в это время соленость Балтийского моря значительно снизилась. Это произошло из-за поднятия плиты в южной части моря, перекрывшей доступ соленых вод Атлантического океана. При этом поток пресной воды из рек не прекратился.
А окончательно новый вид фукуса укореняющегося сформировался совсем недавно – всего 400 лет назад. Доктор Перейра выяснил это с помощью метода микросателлирования (анализа маленьких участков ДНК).
Кто родитель?
Вопросы посыпались на ученых градом. Может ли вообще видообразование происходить в однородной и открытой морской среде? И какой механизм позволил этому процессу завершиться?
Сначала ученые выяснили степень генетического сходства между популяциями двух видов по формуле Кавалли--Сфорца. Анализ оказался очень плодотворным – он и показал, что фукус укореняющийся произошел от фукуса пузырчатого. Причем родственных генов больше всего удалось найти в популяциях, обитающих в Ботническом заливе.
Преимущества бесполого размножения
По словам доктора Перейры, толчком к видообразованию послужила репродуктивная изоляция или разный способ размножения двух популяций фукусов. Традиционный для этих водорослей половой способ размножения практиковал фукус пузырчатый. Но в экстремальных условиях Ботнического залива Балтики, где вода отличается малой соленостью, этот способ оказался в определенный момент слишком затратным. Тогда одна популяция фукуса попробовала бесполый способ размножения. Преимущества такого способа в экстремальных условиях очевидны. Во-первых, в процессе участвует всего одна особь. Во-вторых, споры развиваются в спорагниях на материнском организме и надежно защищены. И так как путь оказался более оптимальным, то он выжил, за счет чего в итоге и сформировался новый вид.
О результатах исследования доктора Перейры можно прочитать в апрельском номере журнала BMC Evolutionary Biology.
