Жизнь в нестабильной среде подготовила инвазивного рачка к захвату пресных вод

Анализ генома инвазивных рачков Eurytemora affinis показал, что к успешному заселению пресных вод их подготовила жизнь в нестабильной среде эстуариев и солоноватых водоемов. Балансирующий отбор, действовавший здесь на популяции рачков, поддерживал высокий уровень генетического разнообразия, который пригодился при захвате новой среды обитания. Как отмечают авторы исследования в статье для журнала Nature Ecology and Evolution, аналогичный механизм может способствовать успеху и других видов-вселенцев.

Распространение инвазивных видов считается одной из главных экологических проблем современности. К сожалению, возможности ее решения ограничены из-за нехватки знаний. Например, ученым до сих пор неясно, почему одни виды быстро осваиваются на новом месте и захватывают огромные территории, а другие терпят неудачу и постепенно исчезают.

Согласно одной из гипотез, успех инвазивного вида определяется условиями на его родине. Лучшими захватчиками становятся организмы, приспособленные к жизни в нарушенных или изменчивых средах, которые за счет балансирующего отбора благоприятствуют сохранению высокого генетического разнообразия. Когда такой вид попадает в непривычную обстановку, большое количество генетических вариантов позволяет ему быстрее адаптироваться к ней.

Эта идея выглядит правдоподобной по крайней мере для части видов и ситуаций, однако до сих пор никто не пытался подтвердить ее эмпирическим путем. Сделать это решили Дэвид Стерн (David Ben Stern) и Кэрол Ли (Carol Eunmi Lee) из Висконсинского университета в Мэдисоне. Они обратили внимание на веслоногих ракообразных, относящихся к видовому комплексу Eurytemora affinis. Изначально эти беспозвоночные населяли солоноватые водоемы и эстуарии, однако благодаря водному транспорту за последние 70 лет широко распространились и в пресных водах.

В родной среде обитания E. affinis сталкивается с нестабильными условиями, включая колебания солености и засушливые периоды, которые приходится переживать в виде яиц. Это делает его идеальным объектом для проверки гипотезы о влиянии балансирующего отбора на успех инвазивных видов.

Исследователи собрали по сто образцов рачков из различных североамериканских популяций, как естественных, так и населяющих недавно захваченные акватории. Для каждого из них провели полное секвенирование генома и выделили локусы, подвергшиеся балансирующему и движущему отбору.

Оказалось, что потомки естественных популяций E. affinis из Атлантического океана и Мексиканского залива по крайней мере трижды независимо друг от друга переходили к жизни в пресной воде. Однако в каждом случае отбор влиял на сходные наборы генов, связанные с пресноводным образом жизни. В первую очередь речь о генах, производящих белки для транспорта ионов.

Как и предполагали авторы, большая часть генетических вариантов, на которые влиял движущий отбор после инвазии, поддерживалась в естественных популяциях за счет балансирующего отбора. Скорее всего, они появились и сохранились, поскольку E. affinis регулярно сталкивались с резкими изменениями солености в родном ареале.

По словам авторов, результаты анализа предоставили первые свидетельства, что балансирующий отбор в нестабильных средах может дать видам генетическую базу для быстрого захвата новых местообитаний. В будущем исследователи надеются предоставить более строгие доказательства реальности данного механизма. Кроме того, они планируют провести аналогичный анализ для других инвазивных видов, происходящих из нестабильных мест обитаний — например, двустворчатых моллюсков речных дрейссен (Dreissena polymorpha),

Инвазивные виды очень разнообразны, однако всех их объединяет способность процветать вдали от родного дома. Больше узнать о таких живых организмах и попытках человечества бороться с ними вы можете из нашего теста «Иммигранты или интервенты?».

Сергей Коленов