Виды, которые никогда не взаимодействуют, всё равно могут глубоко влиять на эволюцию друг друга

от

Естественные экосистемы представляют собой сложные сети, где виды могут взаимодействовать напрямую, например, хищник и жертва, или влиять друг на друга через цепочку экологических эффектов. Но могут ли эти косвенные взаимодействия быть достаточно мощными, чтобы навсегда изменить генетический состав вида? Согласно исследователям из Института организменной и молекулярной эволюции при университете имени Иоганна Гутенберга в Майнце (JGU), ответ — однозначное «да».

В исследовании, опубликованном в PNAS, международная группа продемонстрировала, что косвенные экологические эффекты могут стимулировать быструю эволюцию в водных сообществах.

«Мы показали, что наземные тли повлияли на эволюцию дафний, крошечных водных ракообразных, хотя эти два вида никогда не контактируют», — заявил профессор доктор Шуцин Сюй из JGU, возглавлявший исследование в сотрудничестве со Швейцарским федеральным институтом водных наук и технологий (Eawag), Университетом Базеля и Клемсонским университетом.

«Всё взаимодействие опосредовано каскадом взаимодействий между видами и общей средой, что подчёркивает ключевой, но часто упускаемый из виду эволюционный механизм», — добавил он.

Методы исследования

Исследователи использовали различные искусственные пруды в Центре экспериментальных прудов Eawag, каждый из которых вмещает 15 000 литров воды. В тестовые пруды они добавляли воздушно-капельных тлей, насекомых, питающихся ряской.

Чем больше тли поражали ряску, тем меньше она размножалась, и, как следствие, больше света проникало в пруды. Это приводило к увеличению водорослей в прудах, которыми питаются водяные блохи (дафнии) и которые также конкурируют с ряской за свет и питательные вещества.

«Несмотря на то что тли и водяные блохи проводят свою жизнь в разных средах обитания, они могут косвенно влиять друг на друга», — объяснил профессор Сюй.

Исследовательская группа особенно интересовалась тем, как деятельность тлей влияет на водяных блох. Они брали пробы воды каждые две недели и анализировали такие параметры, как температура, питание и уровень кислорода. Кроме того, они документировали концентрацию тлей, ряски, водорослей и водяных блох.

«Мы составили непрерывную запись изменений в прудах. На втором году нашего эксперимента мы зафиксировали увеличение популяции водяных блох, которые получили больше питания из-за улучшенного роста водорослей», — отметил профессор доктор Кристоф Форбургер, руководитель группы эволюционной экологии в отделе водной экологии Eawag.

Чтобы отследить эволюционные изменения у водяных блох, исследователи сравнили геномные последовательности водяных блох между контрольными и тлевыми прудами.

«Мы обнаружили заметные различия во многих участках генома», — добавил профессор доктор Антонино Малакрино, бывший руководитель группы в команде профессора Сюй, а ныне доцент Клемсонского университета в США.

«Эволюция водяных блох в тестовых и контрольных прудах шла в двух разных направлениях — эффект, объясняемый присутствием и отсутствием тлей», — заключили исследователи.

Выводы

Исследователи также изучили, приводят ли эволюционные эффекты, вызванные насекомыми, к соответствующим адаптациям водяных блох к окружающей среде. Для этого они перемещали водяных блох из каждого тестового пруда в контрольный и наоборот. Они заметили, что водяные блохи из «прудов с тлями» плохо справлялись в контрольных прудах. С другой стороны, водяные блохи из контрольных прудов без труда акклиматизировались к условиям в прудах с тлями.

«Адаптация водяных блох к среде с тлями имела свою цену», — заключил доктор Мартин Шэфер, член команды профессора Сюй.

Исследователи также изучили, были ли обратные эффекты на тлей в результате изменений в водном сообществе. Они обнаружили, что повышение температуры и концентрации питательных веществ и водяных блох оказало положительное влияние на популяцию тлей.

Эти результаты должны привести к фундаментальному переосмыслению подходов в эволюционной биологии, области, которая исторически фокусировалась на прямых взаимодействиях и в значительной степени игнорировала косвенные эффекты.

«Мы впервые смогли напрямую продемонстрировать, что виды, которые фактически не контактируют, могут влиять на эволюцию друг друга», — заявил профессор Сюй.

Профессор Сюй подчеркнул, что исследование стало возможным благодаря тесному международному сотрудничеству. Первоначальная концепция была разработана его командой экспертов по ряске в Майнце. Коллеги из Университета Базеля внесли свой вклад, поделившись своими знаниями о водяных блохах, а команда Eawag предоставила необходимые знания об aquatic systems.

Предоставлено университетом имени Иоганна Гутенберга в Майнце.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте