Промышленное рыболовство влияет на эволюцию рыб

Ученые из университета Глазго обнаружили, что характерный для рыбной ловли отбор по фенотипу затрагивает рост, метаболизм и социальное поведение рыб. Эти характеристики не зависели от плотности популяции рыб, но гены, затронутые отбором — зависели. Необходимо учитывать вклад факторов среды при контроле диких рыбных сообществ, подвергающихся промышленному отлову.

Исследователи получили 36 семей рыбок данио (Danio rerio), каждую из которых разделили пополам на две группы и выращивали при разной плотности популяций: базовой (6 рыб/литр) или пониженной (3 рыбы/литр). Через шесть месяцев из обеих групп сформировали экспериментальные популяции.

Рыб вылавливали, имитируя траловый лов; всего 75 подходов по десять минут. Затем авторы работы отобрали 20% рыб их групп, пойманных при первой же попытке, а также избежавших лова в течение всех подходов, из двух экспериментальных групп с разной плотностью. Для каждой рыбы определили скорость роста, уровень аэробного метаболизма (поглощение кислорода), а также уровни агрессии и социальности.

Авторы заметили, что отлов способствовал сохранению в популяции рыб с определенными признаками. Такая рыба имела высокую скорость роста и обладала активным аэробным метаболизмом, низким уровнем агрессии и социального поведения. Подобный фенотип сформировался у непойманных рыб в обеих группах и, следовательно, не зависел от плотности популяции.

Вероятно, быстрый рост и активный метаболизм обуславливали более высокую выносливость рыб и скорость передвижения, что позволяло им избегать трала. В то же время рыба с меньшей ориентацией на сородичей могла покинуть группу, направляющуюся в сеть. Значит, отбор по фенотипу, вызванный отловом, мог привести к изменению признаков у оставшейся популяции.

Далее ученые секвенировали геномы 96 рыб из четырех групп, различающихся по уязвимости перед ловом и плотности популяции. Анализ однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) показал, что иммитация тралового лова затронула более 200 генов, по большей части связанных с работой мозга и нейрогенезом. Более того, исследователи обнаружили связь между этими локусами и различиями в скорости роста и агрессии, характерными для пойманных и избежавших отлова рыб. Возможно, улучшение когнитивных способностей сделало поиск и добывание пищи более эффективными, что привело к увеличению скорости роста рыбы.

Примечательно, что конкретные гены, подвергшиеся отбору, различались у рыб, выращенных в условиях базовой и пониженной плотности. Ученые объяснили, что эффект плотности мог реализоваться через изменение внутривидовой конкуренции между рыбами и, как следствие, качества и количества сенсорных сигналов, влияющих на развитие мозга.

Таким образом, при рыболовстве возникает отбор не только по фенотипическим признакам, но и по генам, зависящий от плотности оставшихся после лова популяций. Согласно мнению исследователей, подобное взаимодействие генотипа и среды может изменить эволюционную траекторию популяций. Вместо эволюционного подхода ученые предлагают использовать комплексный подход к прогнозированию и контролю рыбных сообществ, который учитывает и прямое воздействие человека, и экологические эффекты, такие как плотность популяции.