Глубоководные бокоплавы живут генетически изолированными популяциями

Географическая изоляция — ключевой фактор видообразования и, как следствие, увеличения биоразнообразия. Она особенно значима в случае местообитаний, расположенных на дне океана на глубине 6–11 километров — так называемой хадали, или ультраабиссали. Настолько глубокие участки дна занимают небольшую часть площади Мирового океана, из-за чего ультраабиссаль разделена на 47 изолированных участков. Они неравномерно распределены по разным океанам.

Специфические экосистемы ультраабиссали относятся к самым экстремальным — до 1948 года ученые даже считали, что в них нет макроскопической жизни. Однако позднее оказалось, что ультраабиссаль все же населена голотуриями, полихетами, равноногими раками и другими животными. Экосистемы ультраабиссали очень специфичны и, как правило, изолированы от других подобных сообществ, которые находятся на расстоянии сотен и тысяч километров.

Авторы новой статьи в Science Advances, ученые из Университета Ньюкасла и коллабораторы, обратились к проблеме генетической изоляция и эволюции глубоководных животных на примере высшего ракообразного — бокоплава Bathycallisoma schellenbergi.

Животные были выловлены из 12 различных участков ультраабиссали в разных океанах. Исследователи выбрали 239 наиболее репрезентативных экземпляров бокоплава, заспиртовали прямо на судне и выделили их ДНК. Основанную на морфологии идентификацию вида подтвердили с помощью ДНК-баркодинга — для этого использованы фрагменты митохондриальной ДНК, кодирующие 16S РНК и COI (первая субъединица цитохромоксидазы c).

В дальнейшем построили два выравнивания — по одному для каждого гена — и на основе байесовского подхода реконструировали филогенетические и филогеографические связи ракообразных.

Также авторы использовали ДНК-маркеры, связанные с сайтами рестрикции (RAD-seq), для построения филогенетического древа и описания генетической структуры популяций и их уровня гетерозиготности.

Ученые рассмотрели эти данные для всех популяций, что позволило им выделить шесть крупных клад B. schellenbergi, соответствующих конкретным частям Мирового океана. Также исследователи охарактеризовали поток генов по трем параметрам: скорость миграции, частота встречаемости аллелей и коэффициент инбридинга.

Оказалось, что популяции рачков сильно генетически отличаются друг от друга даже если населяют соседние местообитания, а поток генов между ними ограничен. Из этого следует, что эволюция популяций бокоплавов идет независимо и может привести к появлению криптических видов.

Авторы считают, что менее глубокие участки дна — эффективный барьер, который жители ультраабиссали не могут преодолеть. И это следует учитывать при охране океанических экосистем.

Морские слизни из Япского желоба хорошо приспособлены к жизни на экстремальной глубине