Морские травы — основополагающие виды в прибрежных экосистемах по всему миру — удивительно немногочисленны с точки зрения документированного разнообразия: во всём мире идентифицировано всего около 70 видов, несмотря на их широкое распространение и экологическую значимость. Ситуация усложняется их высокой фенотипической пластичностью внутри видов, что затрудняет точную классификацию.
На этом фоне исследовательская группа под руководством профессора Чжоу И из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) в сотрудничестве с исследователями из Кильского центра морских исследований им. Гельмгольца в Германии и других учреждений обнаружила скрытое видообразование у вида морских трав Nanozostera japonica, распространённого в Северо-Западной части Тихого океана. Результаты исследования были опубликованы в журнале New Phytologist.
Особенности вида N. japonica
N. japonica редка среди морских трав, поскольку способна процветать как в умеренных, так и в тропических и субтропических прибрежных зонах. Этот вид, произрастающий в Северо-Западной части Тихого океана, распространился на побережье Тихого океана в Северной Америке в начале XX века с поставками устриц. Его фенотипы резко различаются в разных географических регионах, а предыдущие исследования с использованием микросателлитных маркеров выявили поразительные генетические различия между северными и южными популяциями — это намекало на то, что то, что в настоящее время классифицируется как N. japonica, может включать несколько видов.
Генетические различия
Чтобы проверить эту гипотезу, команда собрала высококачественные геномы на уровне хромосом из образцов N. japonica, собранных на севере и юге Китая. Затем они провели полногеномное повторное секвенирование 17 популяций, охватывающих Западную часть Тихого океана. Геномный анализ показал, что северная и южная клады разошлись примерно 4,16 миллиона лет назад (млн лет). Примечательно, что южная клада более тесно связана с европейским родственным видом N. noltii, с более поздним разделением около 2,67 млн лет назад.
«Генетическое расхождение между этими двумя кладами превышает типичные внутривидовые различия», — отметила доктор Чжан Сяомей.
Результаты исследования
Исследование также выявило гибриды между кладами в зоне их контакта, все из которых являются диплоидами или триплоидами первого поколения — без доказательств существования гибридов более высокого порядка. Эта закономерность убедительно указывает на репродуктивную изоляцию, ключевой маркер отдельных видов.
Дальнейший сравнительный геномный анализ выявил массивную хромосомную инверсию размером около 42 мегабаз (Мб) с фиксированными различиями между кладами, вероятно, способствующую их репродуктивной изоляции.
«Эта работа показывает, что то, что мы в настоящее время признаём как N. japonica, на самом деле включает два различных вида», — сказал профессор Чжоу. «Она даёт критическое понимание для будущих классификаций морских трав и стратегий их сохранения».
Это первый случай, когда скрытые виды морских трав были идентифицированы с использованием комплексных популяционных геномов. Исследование предполагает, что разнообразие морских трав может быть значительно недооценено, подчёркивая необходимость более масштабных популяционных геномных исследований этих экологически важных организмов.
Предоставлено Китайской академией наук.