CC BY
58
З. И. Старунова, Н. А. Михайлова, А. И. Гранович АНАЛИЗ МЕЖПОПУЛЯЦИОННЫХ
И ВНУТРИПОПУЛЯЦИОННЫХ РАЗЛИЧИЙ ФОРМЫ РАКОВИНЫ У ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ ВИДОВОГО КОМПЛЕКСА «SAXATILIS» (MOLLUSCA: CAENOGASTROPODA)
МЕТОДАМИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ МОРФОМЕТРИИ*
На побережье Северной Атлантики обитают шесть видов моллюсков рода Littorina и лишь три из них — Littorina saxatilis, L. arcana и L. compressa — относятся к так называемым «rough periwinkles». Представители этих видов характеризуются грубой, ребристой раковиной, разнообразием населяемых биотопов на литорали, широким географическим распространением [1]. Зональное распределение моллюсков комплекса ««saxatilis » на литорали проявляет как черты видовой специфики, так и значительную степень перекрывания (симпатрия) [2]. Моллюскам видового комплекса «saxatilis» свойственна значительная внутрипопуляционная, межпопуляционная и географическая изменчивость не только по окраске и скульптуре, но и по форме раковины [1, 3]. Таким образом, использование конхологических признаков в качестве видовых маркеров становится весьма проблематичным. С этой точки зрения виды комплекса «saxatilis» вполне могут рассматриваться как криптические. Более того, лишь моллюски L. compressa отличаются от других видов комплекса по анатомическим признакам половой системы [1]. У L. saxatilis и L. arcana самцы неразличимы и по этим признакам [4]. Определить видовую принадлежность можно только на основании строения дистальной части яйцевода самок. Важно отметить, что этот последний признак весьма существен и характеризуется двумя дискретными состояниями. У самок L. saxatilis дистальная часть паллиального яйцевода представляет собой яйцевую сумку, у самок L. arcana эта часть половой системы представляет собой одну из добавочных желез (jelly gland) женской половой системы [5]. Соответственно, самки L. saxatilis характеризуются яйцежи-ворождением, а L. arcana делают кладки. Налицо различие двух криптических видов по репродуктивным стратегиям [1, 5, 6]. Для решения проблем видовой диагностики в паре видов L. saxatilis — L. arcana ранее нами была описана последовательность в геномной ДНК, которая характерна для L. arcana и обнаруживается у особей L. saxatilis лишь с невысокой частотой и только в тех популяциях L. saxatilis, которые обитают в условиях симпатрии с L. arcana [7, 8]. Последнее позволило предположить возможность межвидовой гибридизации L. saxatilis — L. arcana, что может еще более усложнить поиск видоспецифичных признаков.
Значительная внутривидовая изменчивость морфологических признаков раковины (конхологических признаков) с практической точки зрения сильно затрудняет видовую диагностику, а с фундаментальной — ставит вопрос о соотношении внутривидовой пластичности и видоспецифичных особенностей у криптических видов. Все это определяет необходимость привлечения методов, которые могли бы комплексно оценить особенности формы, учесть размах варьирования отдельных ее элементов, делать поправку на возможные аллометрические эффекты [3, 9]. Одним из перспективных методов с этой точки зрения является метод геометрической морфометрии [10].
* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант №09-04-01728а).
© З. И. Старунова, Н. А. Михайлова, А. И. Гранович, 2010
В геометрической морфометрии форму описывают декартовы координаты меток, расставленных на объектах [11, 12]. Расстановка меток происходит на фиксированные точки, которые присутствуют у всех объектов выборки. Изменение формы может быть линейным (uniform) или нелинейным (non-uniform). Линейные изменения формы — это глобальные растяжения—сжатия (в вертикальной и в горизонтальной плоскостях) всего объекта целиком (для всех меток одновременно). За изменения формы объектов в горизонтальной плоскости отвечает первая линейная компонента (U1 — Uniform 1), а за изменения в вертикальной плоскости — вторая (U2 — Uniform 2). Нелинейные (локальные растяжения, сжатия, искривления) — это изменения в окрестностях каждой метки. Такие изменения описывают локальные деформации (warps) формы [12].
Для исключения влияния «размерного фактора» экземпляры в выборке должны быть выровнены относительно некого эталонного объекта. Эталон вычисляется как усредненная конфигурация (consencus), которая определяется методом наименьших квадратов таким образом, чтобы ее суммарные отличия от экземпляров в выборке были минимальны. Выровненные объекты сравниваются между собой по форме. Для этого существует подход, заимствованный из теории сопротивления материалов, названный методом тонких пластин (thin-plate spline analysis) [13]. Морфологический объект (двумерное изображение) представляют как тонкую деформируемую металлическую пластину. Объекты совмещаются друг с другом путем растяжения—сжатия, а количественной мерой деформации является коэффициент «энергии искривления» (bending energy). При разложении матрицы коэффициентов «энергии искривления» получаются переменные — «деформации» (warps). Этот метод используется в программах серии TPS, разработанных Дж. Рольфом [14-16]. Основным преимуществом геометрической морфометрии является то, что переменные формы — относительные деформации и линейные компоненты — могут использоваться в последующем статистическом анализе как количественные признаки. В настоящее время геометрическая морфометрия активно развивающаяся дисциплина, с хорошо развитым математическим аппаратом и программным обеспечением для решения разнообразных прикладных задач, в том числе и биологических.
В данной работе использованы возможности метода геометрической морфомет-рии для оценки степени дифференцировки криптических видов комплекса «saxatilis» (L. saxatilis, L. arcana, L. compressa). Основная задача исследования — поиск видоспецифичных особенностей формы (на примере конхологических признаков раковины) с учетом ее внутривидовой пластичности, связанной с зональными особенностями поселения моллюсков на литорали.
Материалы и методы исследования
1. Сбор материала и его первичная обработка. Моллюсков комплекса «saxatilis » (L. saxatilis, L. arcana, L. compressa) собирали на литорали губы Ярнышной в августе 2008 г. в районе пос. Дальние Зеленцы (Восточный Мурман, Баренцево море) (рис. 1). Место сбора материала находится в средней части губы и не подвержено действию прибоя. Пологая литораль четко разделяется на две части: верхнюю — каменисто-гравийную, шириной 10-12 м и нижнюю — покрытую хорошо развитым покровом макрофитов, шириной 10-15 м. Проведены качественные сборы половозрелых моллюсков (раковина более 4-5 мм) с семи горизонтов. В верхней каменисто-гравийной области литорали моллюски были собраны с трех горизонтов (1, 2, 3-го). Сбор с 4-го горизонта был сделан на границе каменисто-гравийной зоны и верхней части пояса макрофитов;
5-7-й горизонты располагались в поясе фукоидов.
® — район сборов Рис. 1. Карта-схема района исследований
Моллюсков из всех сборов фотографировали в стандартном положении для проведения последующего морфометрического анализа (см. ниже), затем вскрывали под бинокулярным микроскопом МБИ-10 для определения вида, пола и зараженности. Определение видов проводили на основании морфологических особенностей строения половой системы в соответствии с описанием Д. Рида [1]. Для дальнейшего молекулярного и морфометрического анализов брали только половозрелых самок моллюсков комплекса «saxatilis», не зараженных трематодами.
Самок L. saxatilis и L. arcana использовали для выделения ДНК и последующего генотипирования. Экстракцию ДНК проводили методом СТАВ [17]. Амплификацию ДНК со специфическим для L. arcana праймером А 2.8 проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) по описанной ранее методике [7, 8]. Признак наличия или отсутствия амплификации фрагмента ДНК использован как дополнительный маркер для выявления видоспецифических морфологических признаков у моллюсков L. sax-atilis и L. arcana.
2. Анализ формы раковин представителей группы «saxatilis» методами геометрической морфометрии. Цифровые изображения раковин использованы для проведения морфометрического анализа при помощи методов геометрической морфометрии. Всего сделано более 200 фотографий моллюсков комплекса ««saxatilis » (L. saxatilis, L. arcana, L. compressa) при помощи цифровой камеры Olympus C-765. Каждая раковина располагалась на фиксирующей подложке в стандартной по-
зиции: устье ориентировано вверх к объективу так, чтобы плоскость раковины была параллельна фокальной плоскости объектива. В дальнейшем анализе было использовано около 150 изображений раковин только половозрелых самок моллюсков комплекса «вахаШгв»». С помощью компьютерной программы TPSDig [16] на каждой фотографии поставлено по 15 стандартных меток (рис. 2) для характеристики формы раковины: метка 1 на вершине раковины; метки 2, 3 и 12, 13 — на швах, ограничивающих предпоследний оборот. Метки 4 и 11 — в точках максимальной кривизны, являющихся условно серединами последнего оборота, справа и слева соответственно. Метка 5 —конец оборота (вершина устья). Метки 3 и 6 —на швах последнего оборота (справа). Метка 7 — самая крайняя точка устья. На одной оси с ней метки 10, 14 и 15. Метки 14 и 15 показывают внутреннюю и внешнюю границы колумеллы.
L arcana L saxatilis L. compressa
Рис. 2. Раковины половозрелых моллюсков видового комплекса «saxatilis»»: L. arcana, L. saxatilis, L. compressa
Точками обозначены метки (15), использованные для описания размера и формы раковины (подробное описание в статье)
При вычислении относительных деформаций и построении усредненных конфигураций раковины использована программа TPSRelw [14]. Исходные координаты экземпляров нормировались относительно эталонной конфигурации (посчитанной для исследуемой выборки) с помощью «прокрустова наложения». Коэффициент шкалирования а принимали равным 0. В исследовании различий формы раковин в качестве количественных переменных формы и размера использованы значения всех полученных относительных деформаций (ОД), две линейные компоненты (ЛК 1 и ЛК 2) и центроидный размер (ЦР), вычисленные в программах TPSRelw [14] и MODICOS [18].
Для выявления межвидовых, внутрипопуляционных и зональных различий в форме и размерах раковины самок моллюсков L. saxatilis, L. arcana, L. compressa выполнены пошаговый канонический дискриминантный анализ с 30 переменными (27 относительных деформаций, 2 линейные компоненты и 1 центроидный размер) и серия однофакторных дисперсионных анализов. Для выявления зависимостей между переменными формы и центроидным размером применен множественный регрессионный анализ. Все переменные формы (линейные и нелинейные) вычислены при а = 1. Центроидный размер использовали в качестве зависимой переменной, линейные и нелинейные компоненты формы — в качестве независимых переменных. Всю статистическую обработку проводили с применением лицензионных программ: пакета Statistica 6.0 и табличного процессора Microsoft Excel 2003.
Результаты исследования
Для исследования межвидовых и внутрипопуляционных различий в форме и размерах раковины использовали половозрелых самок видового комплекса «saxatilis», определенных по морфоанатомическим критериям. Были вычислены 27 относительных деформаций. Анализ совокупности меток показал, что более 90% изменчивости приходится на первые 10 относительных деформаций, не скоррелированных между собой (— 0,1 < r < 0,1). При этом на первую деформацию приходится 29% общей изменчивости, на вторую — 16% и на третью— 12%. Две линейные компоненты, не скоррелированные между собой (г < 0,05), объясняют 56% (ЛК1) и 42% (ЛК2) общих изменений формы раковины самок моллюсков L. saxatilis, L. arcana, L. compressa.
Множественный регрессионный анализ был использован для выявления зависимостей между ЛК и ОД и ЦР. Не было обнаружено значимой корреляции (r2 = 0,58; F = 8,0; p > 0,5) между переменными формы и центроидным размером.
Для выявления различий в форме раковины у L. saxatilis, L. arcana, L. compressa был проведен дискриминантный анализ по всему массиву данных независимо от места сбора (горизонта литорали) моллюсков. В качестве переменных формы и размера раковины использовали 10 наиболее значимых ОД, две ЛК и ЦР. С помощью канонического дискриминантного анализа сравнивали форму и размер раковин по всем 13 переменным, описывающим форму раковины самок L. saxatilis, L. arcana, L. compressa. Чтобы найти наиболее значимые переменные для дискриминации формы использовали пошаговый метод (Wilks' А = 0,25, х2 = 108,5, df = 8, p < 0,001). Наиболее значимые переменные (ЦР, ЛК1, ОД2, ОД7, ОД9 и 0Д10) использовали для дальнейшего анализа. Первая каноническая дискриминантная функция объяснила 93% изменчивости (каноническая корреляция Кк = 0,83), вторая — 7% (Кк = 0,38). Группировка особей по форме раковины с помощью дискриминантного анализа на 77% совпала с морфоанатомическим определением самок (88,2% для L. arcana, 72,1% для L. saxatilis и 64,7% для L. compressa). При этом ни одна L. arcana не была классифицирована как L. compressa и ни одна L. compressa не была классифицирована как L. arcana. Между L. saxatilis и L. compressa обнаружено больше всего «ошибок» в классификации. На графике представлено распределение нагрузок в плоскости канонических корней, где переменные располагаются тремя группами (рис. 3, А).
С помощью дисперсионного одновариантного однофакторного анализа были проанализированы наиболее значимые переменные (ЦР, ЛК1, ОД2, ОД7, ОД9 и 0Д10), выделенные дискриминантным анализом для выявления их роли в разделении групп. По переменной ЛК1 (F = 9,09; p < 0,01) значимо различается форма раковины L. arcana от L. saxatilis и L. compressa. Группы L. saxatilis и L. compressa значимо различаются по переменной 0Д10 (F = 6,16; p < 0,01). Между формой раковины L. saxatilis и L. arcana обнаружены значимые различия по переменным ОД2 (F = 10,99; p < 0,01), ОД7 (F = 7,38; p < 0,01) и ОД9 (F = 9,03; p < 0,01). По усредненным конфигурациям (рис. 3, Б) видны некоторые отличия в форме раковин самок L. saxatilis, L. arcana, L. compressa. Раковина L. compressa более округлая. Устье вытянуто в продольном направлении. Раковина L. arcana в целом более узкая, с небольшим устьем и выпуклыми оборотами (швы более вдавлены). Раковина L. saxatilis занимает промежуточное положение.
Виды комплекса «saxatilis» распространены во всех горизонтах литоральной зоны. В верхней части литорали (1—3-й горизонты) на камнях, гальке и гравии популяция литорин практически полностью представлена видами L. saxatilis и L. arcana. Моллюски
L. compressa
Рис. 3. Распределение признаков формы раковины у самок L. saxatilis, L. arcana и L. compressa :
А — распределение исследованных особей в пространстве канонических корней (Root 1 и Root 2); Б — усредненные конфигурации раковин
L. compressa встречаются лишь в нижней части пояса макрофитов (преимущественно
6—7-й горизонты). L. arcana встречается со 2-й по 5-й горизонты. В нижней части зоны макрофитов (6—7-й горизонты) самки L. arcana не встречаются. L. saxatilis представлены во всех зонах литорали, начиная от зоны заплеска (1—2-й горизонты) до зоны «0» глубин. В нижней части зоны макрофитов среди самок обнаружены только L. saxatilis. Известно, что внутривидовые различия раковин моллюсков, связанные с зональными
градиентами литоральной зоны, могут быть значительными. Это в полной мере относится к форме раковины моллюсков L. saxatilis, обитающих в верхних и нижних зонах литорали [1, 9]. В связи с этим для дальнейшего анализа отдельно использовали самок L. saxatilis, обитающих в верхней зоне (1—4-й горизонты), L. saxatilis, обитающих в нижней зоне (5—7-й горизонты), всех самок L. compressa (6—7-й горизонты) и всех самок L. arcana (1—4-й горизонты). Между показателями моллюсков, представляющих отдельные горизонты внутри выделенных зон (верхняя и нижняя литоральные зоны), статистически значимых различий обнаружено не было ни для L. compressa, ни для L. saxatilis или L. arcana (F = 3,86, p > 0,5).
Дискриминантный анализ показал, что переменные ЦР, ОД2, ОД7, ОД8, ОД9, ОД10 имеют наибольшее значение (Wilks' А = 0,21, х2 = 120,41, df =15, p < 0,001) в классификации форм раковин. Первая каноническая дискриминанта объяснила 91% изменчивости (Кк = 0,83), вторая —8% (Кк = 0,43) и третья—1% (Кк = 0,10). Выделенные дискриминантным анализом группы особей по форме раковины на 77% совпали с морфоанатомическим определением самок. Доля правильно классифицированных самок L. compressa составила 82,35%, самок L. arcana — 90%, L. saxatilis из нижней литоральной зоны — 72% и L. saxatilis из верхней зоны литорали — 62%. Ни одна L. compressa не была классифицирована как L. saxatilis из верхней зоны литорали или как L. arcana (рис. 4, A). Ни одна L. arcana не была классифицирована, как L. compressa или как L. saxatilis из нижней зоны литорали. Наиболее трудно классифицируемой оказалась группа «L. saxatilis из нижней литоральной зоны».
Наиболее значимые переменные (ЦР, ОД2, ОД7, ОД8, ОД9, 0Д10), выделенные дискриминантным анализом, были проанализированы с помощью дисперсионного одновариантного однофакторного анализа для выявления их роли в разделении групп. Группы L. compressa и «L. saxatilis из нижней литоральной зоны» статистически значимо не различаются (F = 3,92; p > 0,1). Группа «L. saxatilis из верхней зоны литорали» значимо отличается от группы «L. saxatilis из нижней литоральной зоны» по переменным ОД2 (F = 8,16; p < 0,01) и ОД8 (F = 10,23; p < 0,01) и от L. arcana по переменным ОД2 (F = 28,70; p < 0,01), ОД7 (F = 5,18; p < 0,01), ОД9 (F = 8,62; p < 0,01). Приведенные усредненные конфигурации раковин для L. compressa (рис. 4, Б), L. saxatilis из нижней литоральной зоны, а также L. saxatilis и L. arcana из верхней зоны литорали, дают возможность оценить степень различий между ними. Моллюски L. saxatilis, обитающие в нижней зоне литорали, обладают достаточно большим овальным устьем и сглаженной вершиной. Моллюски L. saxatilis, обитающие в верхней части литорали, обладают более вытянутой раковиной и узким небольшим устьем. Раковины L. arcana по сравнению с раковинами L. saxatilis обладают более овальным устьем. По форме раковины L. compressa и L. saxatilis из нижней литоральной зоны — практически одинаковы.
Поскольку данные о проявлении морфологических признаков не всегда соответствуют данным по наличию/отсутствию специфического для L. arcana фрагмента ДНК А 2.8, отдельно была выполнена серия дисперсионных однофакторных анализов (фактор— ПЦР+/ПЦР-) для самок L. saxatilis (со всех горизонтов литорали) и самок L. arcana для выявления специфической формы раковины для ПЦР- и ПЦР+ моллюсков. Наиболее значимыми оказались переменные ЛК1 (F = 2,3 p < 0,5), ОД2 (F = 10,38, p < 0,01), ОД4 (F = 15,98, p < 0,01) и ОД6 (F = 6,7, p < 0,01). На графике (рис. 5) представлено распределение ПЦР- и ПЦР+ моллюсков в пространстве наиболее значимых переменных ОД4 и ОД6. По данному распределению не удается выявить какие-либо дискретные группы, связанные с молекулярным маркером.
А
/ / / • : X \
/ / /^5 * \ : /. V *: • • • \ 1 1
1 (4 1 \ 1 А ' ч А • * Л А А \ Т г 7 \ * Дал ¿V Т * / y V A..L v V" V :♦ *# : / * \ ^ / : ° \ : •• • • *:"Х* J .1 / 7
“/ : —f- L. 1 . : : / / : / / • / /
... □: \. : i // ° \ : °уУ-.
-4 -2 0 2 4
Rootl
Рис. 4- Распределение признаков формы раковины у самок L. saxatilis, L. arcana и L. compressa, собранных в верхней (ВЗ) и нижней (НЗ) зонах литорали:
А — распределение исследованных особей в пространстве канонических корней {Root 1 и Root 2); Б — усредненные конфигурации раковин
Наряду с морфоанатомическими и в дополнение к ним использовали данные, полученные в результате генотипирования моллюсков L. saxatilis и L. arcana. Самки видов-двойников характеризуются наличием (ПЦР+) или отсутствием (ПЦР-) амплификации специфического для L. arcana ДНК-фрагмента. Признавая возможность гибридизации между видами L. saxatilis и L. arcana [8], можно предположить, что сочетание
ОД6
• моллюски ПЦР- о моллюски ПЦР+
Рис. 5. Распределение признаков формы раковины ПЦР- и ПЦР+ самок «L. saxatilis — L. arcana» в пространстве четвертой (ОД4) и шестой (ОД6) нелинейных компонент
морфоанатомических и молекулярных данных позволит выявить группы, одновременно связанные с морфологическими признаками, и наличием или отсутствием ПЦР-маркера. Для этого анализа использовали самок L. saxatilis ПЦР-, L. saxatilis ПЦР+, L. arcana ПЦР+ и L. arcana ПЦР-.
Дискриминантный анализ выявил наиболее значимые (Wilks' Л = 0,23, х2 = 72,16, df = 27, p < 0,001) переменные ЦР, ЛК1, ОД1, ОД2, ОД4, ОД6, ОД8, ОД9, ОД10. Выделенные дискриминантным анализом группы особей по форме раковины совпадают с морфоанатомическим и молекулярным определением (ПЦР-/+) самок на 82,6% для самок L. saxatilis ПЦР- и 71,4%—для L. saxatilis ПЦР+. Доля правильно классифицированных самок L. arcana ПЦР+ составила 50%, для L. arcana ПЦР-----83,3%. Пер-
вая каноническая дискриминантная функция объяснила 35% изменчивости (Кк = 0,76), вторая — 61% (Кк = 0,55) и третья — 3% (Кк = 0,41). На графике представлено распределение объектов в пространстве 1 и 2 канонических дискриминантных корней (рис. 6). Недостаточное количество ПЦР+ моллюсков, обнаруженное при анализе материала, не дает возможности объективно судить об их распределении. Моллюски ПЦР- «морфоанатомических видов» характеризуется небольшим перекрыванием распределения значений.
Обсуждение результатов исследования
Среди видов комплекса «saxatilis» наиболее выраженными морфоанатомическими признаками обладают моллюски L. compressa [1, 2]. Для некоторых точек ареала показана возможность точной диагностики морфоанатомических признаков только на основе конхологических [1]. Раковины моллюсков L. compressa с Баренцева моря ха-
△ L. saxatilis ПЦР+ ★ L. arcana ПЦР+
• L. saxatilis ПЦР- о L. arcana ПЦР-
Рис. 6. Распределение ПЦР+ и ПЦР- самок L. saxatilis и L. arcana в пространстве канонических корней (Root 1 и Root 2)
рактеризуются сильно выраженной ребристостью и иногда особенностями пигментации [2]. Из признаков, связанных с отличиями в форме раковины, выделяют только острую вершину [1, 2]. Данные геометрической морфометрии подтвердили количественные отличия раковин моллюсков L. compressa от раковин L. saxatilis и L. arcana и в целом подтвердили выводы, сделанные ранее по популяциям с Британских островов [3]. Однако при сравнении раковин моллюсков L. compressa и L. saxatilis, обитающих в одном микробиотопе (нижняя часть пояса макрофитов), различий в форме раковины между видами не было обнаружено, т. е. внутривидовая пластичность раковины, связанная с зональностью, оказывается более существенной, чем межвидовые различия.
Важно отметить, что, несмотря на отсутствие выявленных различий по форме раковин L. saxatilis и L. compressa, дискретность анатомических признаков строения половой системы L. compressa очевидна. Обособленность этого вида подчеркивают и экологические данные. Моллюски L. compressa чаще всего встречаются в местах с умеренной прибойностью, где обитают в средней и нижней частях пояса макрофитов [1, 2]. Несмотря на то, что популяции L. compressa на литорали симпатричны популяциям L. saxatilis, по сравнению с последними, они характеризуются значительно более узкой зоной обитания, условия среды в которой более однородны.
При сравнении самок комплекса «saxatilis», определенных по морфоанатомическим признакам, без учета зональных различий, точнее всего были классифицированы самки L. arcana. При этом наиболее строгий анализ, состоявший в сравнении формы раковины L. arcana с формой раковины L. saxatilis из тех же биотопов (верхняя часть литорали), показал существование статистически значимых межвидовых различий, т. е. различия формы раковины L. saxatilis и L. arcana проявляются даже для особей этих видов, обитающих в одном биотопе.
Описанные ранее случаи относительно четких различий в форме раковин между L. saxatilis и L. compressa [2] и отсутствие явных различий в группе L. saxatilis — L. arcana [1] на первый взгляд противоречат полученным данным. Однако необходимо учитывать, что распределение этих видов на литорали может иметь отличия в разных географических регионах в зависимости от типа литорали [1]. Более того, выполненные ранее исследования методически не предполагали строгой «привязки» тестируемых моллюсков к определенной зоне литорали. Таким образом, неясным остается, какая часть наблюдаемой изменчивости относится к «экологической составляющей», т. е. определяется положением моллюска на литорали, а какая отражает видоспецифичные признаки формы.
Размах внутривидовых различий иллюстрируется полученными в нашей работе данными по форме раковины L. saxatilis, обитающей в верхней (каменистой) и нижней (фукоидной) частях литорали. Во многих популяциях L. saxatilis ранее было обнаружено присутствие нескольких экотипов, обитающих в различных микробиотопах или зонах литорали и часто характеризующихся отличиями по форме раковины [1]. Такое явление широко распространено в далеко отстоящих друг от друга точках ареала вида: на побережье Испании [9], Англии [3] и Швеции [1]. Чаще всего на литорали обитают два экотипа L. saxatilis. Особи одного из них встречаются в верхней части литорали, другие — вблизи уреза воды. В средней части литорали обитают особи, морфометрические характеристики которых имеют промежуточные значения. Следует отметить, что характерные различия экотипов были описаны ранее с помощью компонентного и дисперсионного анализов и с применением линейных промеров [1, 9]. Однако диагностировать особей из областей перекрывания местообитаний экотипов удается лишь с помощью методов геометрической морфометрии [9].
В популяциях L. saxatilis и L. arcana обнаружены особи, для которых определение вида по морфоанатомическим характеристикам не совпадает с видоспецифическим молекулярным маркером ДНК А 2.8. Максимальное количество таких особей встречается на верхней границе зоны макрофитов, т. е. в той части литорали, где популяции L. saxatilis и L. arcana характеризуются наибольшей плотностью поселения (зона интерградации популяций двух видов). Ранее [8] нами было высказано предположение, что эти особи представляют собой межвидовые гибриды L. saxatilis — L. arcana. Распределение показателей морфометрии раковин для морфоанатомических форм с учетом молекулярного маркера не противоречит гипотезе о гибридизации между L. saxatilis — L. arcana. Форма раковины особей, анатомическое и молекулярное определение которых не совпадает, статистически не отличается от «чистых» L. saxatilis и L. arcana (см. рис. 6). Однако даже на небольшом объеме материала можно отметить определенный «сдвиг» областей значений в плоскости канонических корней — у «гибридных» особей. Это можно расценить как предварительные данные, свидетельствующие о том, что такие особи характеризуются промежуточными значениями формы раковины по сравнению с L. saxatilis и L. arcana.
Литература
1. Reid D. G. Systematics and evolution of Littorina. London.: The Ray Society, 1996a. 463 p.
2. Гранович А. И., Михайлова Н.А., Знаменская О. С., Петрова Ю. А. Видовой состав моллюсков рода Littorina (Gastropoda, Prosobranchia) Восточного Мурмана // Зоол. журн. 2004. Т. 83, №11. С. 1305-1317.
3. Conde-Padin P., Grahame J. W., Rolan-Alvareaz E. Detecting shape differences in species of the Littorina saxatilis complex by morphometric analysis // J. Mollusc. Stud. 2007. Vol. 73. P. 147-154.
4. Гранович А. И., Лоскутова З.И., Грачёва Ю.А., Михайлова Н. А. Морфометрический анализ копулятивного органа моллюсков видового комплекса «saxatilis» (Gastropoda, Coenogastropoda, Littorinidae): проблемы идентификации и статуса видов // Зоол. журн. 2008. Т. 87, №12. С. 1425-1436.
5. Hannaford Ellis C. Morphology of the oviparous rough winkle, Littorina arcana Hannaford Ellis, 1978, with notes on the taxonomy of the L. saxatilis species-complex (Prosobranchia: Littorinidae) // J. Conch. 1979. Vol. 30. P. 43-56.
6. Granovitch A. I., Sokolova I. M. Littorina arcana Hannaford Ellis, 1978 — a new record from the eastern Barents Sea // Sarsia. 2001. Vol. 86. P.241-243.
7. Петрова Ю. А., Гранович А. И., Михайлова Н. А. Молекулярные маркеры для идентификации близких видов литторинид Баренцева моря // Морская флора и фауна северных широт. Механизмы адаптации и регуляции роста организмов: сб. статей. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2004. С. 149-156.
8. Mikhailova N. A., Gracheva Y. A., Backeljau T., Granovitch A. I. A tentative species specific molecular marker suggests interspecific hybridization between sibling species Littorina arcana and L. saxatilis (Mollusca, Coenogastropoda) in natural populations // Genetica. 2009. Vol. 137, N 3. P. 333-340.
9. Carvajal-Rodríguez A., Conde-Padin P., Rolan-Alvarez E. Decomposing shell form into size and shape by geometric morphometric methods in two sympatric ecotypes of Littorina saxatilis // J. Mollusc. Stud. 2005. Vol. 71. P. 313-318.
10. Павлинов И. Я. Геометрическая морфометрия — новый аналитический подход к сравнению компьютерных образов // Информационные и телекоммуникационные ресурсы в зоологии и ботанике: сб. ст. СПб., 2001. С. 65-90.
11. Bookstein F. L. Morphometric tools for landmark data: geometry and biology. New York: Cambridge Universty Press, 1991. 198 p.
12. Zelditch M. L., Swiderski D. L., Sheets H. D., Fink W. L. Geometric morphometrics for biologists: a primer. New York: Elsevier Academic Press, 2004. 437 p.
13. Rohlf F. J., Bookstein F. L. Computing the uniform component of shape variation // Syst. Biol. 2003. Vol. 52. P. 66-69.
14. Rohlf F. J. TPSrelw: relative warps, version 1.35 N.Y. State Univ. at Stony Brook. 2003 (Программа). URL: http://life.bio.sunysb.edu/morph/index.html (дата обращения 17.11.2009).
15. Rohlf F. J. TPSutil: TPS utility program, version 1.44 N.Y. State Univ. at Stony Brook. 2009 (Программа). URL: http://life.bio.sunysb.edu/morph/index.html (дата обращения 12.11.2009).
16. Rohlf F. J. TPSdig, version 1.40 N.Y. State Univ. at Stony Brook. 2004 (Программа). URL: http://life.bio.sunysb.edu/morph/index.html (дата обращения 15.11.2009).
17. Mikhailova N., Johanesson K. A comparison of different protocols for RAPD analysis of Littorina // Hydrobiologia. 1998. Vol. 378. P. 33-42.
18. Carvajal-Rodriguez A., Rodriguez M. G. MODICOS: Morphometric and Distance Computational Software oriented for evolutionary studies // Online J. Bioinform. 2005. Vol. 6. P. 34-41. URL: http://webs.uvigo.es/acraaj/Modicos.htm (дата обращения: 18.11.2009).
Статья поступила в редакцию 28 июня 2010 г.
