«Геномные островки» разделили африканских цихлид на расы

Вид на озеро Массоко
Изображение: Milan Malinsky, et al., Science, 2015
Группа британских генетиков проследила эволюционную историю цихлид, живущих в крохотном изолированном озере Массоко в Танзании. Несмотря на то, что в прошлом эти рыбы были гомогенным единым видом (и являются им до сих пор), им удалось сформировать две относительно изолированные расы без какой-либо географической изоляции. Исследование опубликовано в журнале Science.
Озеро Массоко представляет собой небольшой, почти круглый водоем диаметром в 700 и глубиной в 20-30 метров. Судя по геологическим данным, оно образовалось около 50 тысяч лет назад. Массоко — одно из множества мелких озер, расположенных в гористой местности к северу от существенно более крупного и известного озера Малави. Последнее часто называют «прудом Дарвина», так как разнообразие рыб в этом озере является ярким примером симпатрического видообразования — формирования видов внутри одного неразделенного ареала.
Долгое время реальность такого типа видообразования находилась у эволюционных биологов под вопросом. Дело в том, что в условиях генетического обмена в едином ареале не вполне ясно, с помощью какого механизма вид может разделится: достаточно ли для этого полового отбора и различий в предпочтительном питании. Работы, проведенные в последниее десятилетие (на воронах, палочниках и, конечно, цихлидах из озера Малави) говорят о том, что симпатрическое видообразование действительно существует. Однако его механизм продолжает изучаться.
В новой работе биологи использовали для исследования этого процесса озеро Массоко как существенно более простую систему чем крупное и, возможно, пересыхавшее (то есть не «чисто симпатрическое») озеро Малави.
В Массоко обитает две расы цихлид, относящихся к одному виду Astatotilapia calliptera: более светло окрашенная (желтая) прибрежная раса и более темноокрашенная (синяя) глубоководная раса. Рыбы двух этих разновидностей отличаются и по строению тела, и по своей диете (об этом говорит изотопный анализ). Отсеквенировав нескольких десятков представителей разных рас цихлид Массоко и их родственников из других водоемов, ученым удалось получить «снимок» эволюции этих рыб на протяжении нескольких десятков тысяч лет.
Британские ученые провели не только генетический, но и поведенческий тест. Одним из драйверов симпатрического видообразования считается разница в половых предпочтениях, которую обычно демонстрируют самки. Условно говоря, если самкам нравятся разные типы самцов, то в конце концов это приводит к разделению вида. Ученые показали, что в случае цихлид из Массоко этого механизма самого по себе не достаточно для объяснения существания двух разных рас. В лабораторном эксперименте ученые обнаружили, что самки желтых цихлид действительно предпочитают самцов своей расы, но вот для синих самок расовая принадлежность самцов безразлична.
Существование таких кластеров вполне объяснимо: за счет эффекта сцепления при рекомбинации генам проще формировать «группы влияния» когда они физически близко расположены на хромосоме, а не разбросаны по всему геному. Судя по всему, именно эти кластеры, «группы влияния» или «островки видообразования» обеспечивают накопление различий между расами в условиях симпатрического видообразования — когда жестких границ для генетического обмена не существует. Более подробный разбор этой работы можно прочитать здесь.
Александр Ершов