Ученые совершили неожиданное открытие, доказав, что ядовитая сифонофора Physalia (физалия, или «португальский кораблик») — это не один, а как минимум четыре отдельных вида колониальных организмов. Новые данные переворачивают многолетние представления, согласно которым обитатели открытого океана, в первую очередь дрейфующие, образуют единые, генетически однородные популяции, свободно смешивающиеся в пределах ареала. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Долгое время ученые считали, что все физалии, встречающиеся в океане, принадлежат к одному широко распространенному виду Physalia physalis. Эта уверенность основывалась на уникальной способности физалий к путешествиям: каждая такая колония использует наполненный газом поплавок и мускулистый гребень как парус, ловит ветер и дрейфует по поверхности океана. Казалось логичным, что бескрайние, но объединенные течениями и ветрами просторы океана должны поддерживать существование единой, свободно скрещивающейся популяции по всему миру. Так, до недавнего времени господствовала идея, согласно которой из-за постоянного дрейфа все физалии глобально связаны и генетически однородны.
Чтобы проверить эту гипотезу, международная группа исследователей применила комплексный подход. Ученые провели полногеномное секвенирование 151 экземпляра физалий (целых колоний), собранных в различных регионах мирового океана. Параллельно они проанализировали тысячи фотографий физалий, загруженных добровольцами на платформу iNaturalist.org, чтобы выявить устойчивые внешние различия (особенности морфологии). Кроме того, команда использовала сложное компьютерное моделирование океанической циркуляции — специальные программы, которые рассчитывают движение водных масс и воздушных потоков, чтобы понять, как именно преобладающие ветра и течения влияют на распространение и возможное смешение дрейфующих организмов в разных участках океана.
В результате анализ геномов выявил пять четко различимых генетических линий. Множественные данные указывали на сильную репродуктивную изоляцию между этими линиями, несмотря на перекрытие ареалов обитания. «Мы были шокированы, потому что предполагали, что все они принадлежат к одному виду, — призналась Кайли Питт из Университета Гриффита. — Но генетические данные ясно показывают, что они не только разные, они даже не скрещиваются, несмотря на перекрывающиеся ареалы». Сопоставление генетических данных с анализом фотографий показало, что четыре генетические линии соответствуют четырем четко различимым морфам, найденным на iNaturalist. Ученые идентифицировали три вида, гипотезы о существовании которых были выдвинуты еще в XVIII-XIX веках, но позже отвергнуты: Physalia physalis, P. utriculus и P. megalista. Четвертая линия представляет собой совершенно новый для науки вид, обитающий вблизи Новой Зеландии и Австралии, который назвали Physalia minuta. Морфологические особенности пятой генетической линии требуют дальнейшего изучения. Более того, внутри каждого из четырех подтвержденных видов моделирование океанической циркуляции выявило устойчивые, генетически различимые региональные субпопуляции. Границы этих субпопуляций точно совпали с основными схемами океанических течений и преобладающих ветров, которые направляют дрейф колоний.
Исследование показывает, что, несмотря на способность к дальнему дрейфу, колониальные организмы в открытом океане образуют генетически обособленные группы с четкими различиями между ними. Наличие как минимум четырех видов и устойчивых региональных субпопуляций внутри них опровергает устоявшиеся представления об открытом океане как об однообразной среде, заведомо определяющей формирование генетически однородных популяций. «Что действительно интересно в Восточной Австралии, так это то, что у нас есть несколько видов, которые разделились, несмотря на сосуществование. Так почему же они развились в отдельные виды, когда можно подумать, что они все находятся в одной среде, смешиваясь вместе? Каково было давление отбора, которое привело к дифференциации видов?» — задается вопросами Кайли Питт. Понимание различных физических и биологических процессов, которые создают и поддерживают эту удивительную генетическую вариацию, может стать ключом к переосмыслению биоразнообразия в океане. Дальнейшие исследования могут быть сосредоточены на детальном изучении пятой генетической линии, экологических предпочтений разных видов и точных механизмов, препятствующих их скрещиванию в открытых водах.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
