ПОЛИМОРФИЗМ МИТОХОНДРИАЛЬНОГО ГЕНА COX1 В ПОПУЛЯЦИИ МАРИТ ТРЕМАТОД BILHARZIELLA POLONICA (СЕМ. SCHISTOSOMATIDAE), ПАРАЗИТИРУЮЩИХ У ВОДОПЛАВАЮЩИХ ПТИЦНА ОЗЕРЕ НАРОЧЬ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 575.174.015.3:598.2:591.69

*Е.Э. Хейдорова1, *Г.Г. Хрисанфова2, Е.И. Бычкова1, С.К. Семенова2, М.Е. Никифоров1

полиморфизм митохондриального гена COX1 в популяции марит трематод BILHARZIELLA POLONICA (сем. SCHISTOSOMATIDAE), паразитирующих у водоплавающих

птиц на озере нарочь

1ГНПО «Научно-практический центр НАН Беларуси по биоресурсам» Республика Беларусь, 220072, г. Минск, ул. Академическая, 27 2Институт биологии гена Российской академии наук Россия, 119334, г. Москва, ул. Вавилова, д. 34/5 *- оба автора внесли равный вклад в данное исследование

Введение

Полиморфизм митохондриальной ДНК широко используется в филогенетических исследованиях животных различных таксономических групп. В отличие от ядерной ДНК, митохондриальные гены (мт гены) наследуются по материнской линии и обладают более быстрыми темпами эволюции, что приводит к накоплению различий между популяциями одного вида и даже между близкородственными видами [1, 2, 3], которые были разделены лишь в течение короткого промежутка времени [4]. Именно на этих особенностях мт генов базируется филогеография, основной задачей которой является выявление генеалогических групп или линий и исследование их географического распространения [5, 6]. Наиболее популярными молекулярными маркерами для данных исследований являются последовательности генов цитохрома b (oyt b) и одной из субъединиц цитохромоксидазного комплекса -сох1. Оба эти гена предложено использовать в международной программе по идентификации всех видов растений и животных "Barcoding of life- [7].

Данная работа посвящена молекулярно-генетическому анализу внутрипопуляционной структуры взрослых особей (марит) одного из наименее изученных видов кровяных сосальщиков - птичьей шистосомы Bilharziella po-lonica - озера Нарочь, впервые проводимому на основе полиморфизма митохондриального гена сох1 (COI).

Род Bilharziella, относящийся к семейству Schistosomatidae (класс Trematoda), является монотипическим с единственным представителем - видом Bilharziella polonica (Ko-

walewsky, 1895) Looss, 1899. Показано, что для отдельных популяций этого вида характерна морфологическая и генетическая неоднородность. Так, в отдельных европейских популяциях отмечалась высокая морфологическая сезонная изменчивость в размерах и пропорциях тела паразита, форме и вооруженности присосок, структуре полового аппарата и др. [8], которая может быть связана с изменением гормонального фона у дефинитивных хозяев [9-11], временем инфекции, зрелостью и возрастом самих гельминтов, а также с размерами их хозяев [8]. Кроме того, выявлена генетическая неоднородность церкариальных изолятов B. polonica из нескольких водоемов Беларуси, заключающаяся в наличии двух гаплотипиче-ских линий по гену сох1 [12].

Патогенный статус данного вида также вызывает споры. Фуркоцеркарии бильхарциелл описаны как возбудители церкариальных дерматитов в Германии [13], Чехии [14], России [15] и Беларуси [16]. Петр Хорак и Любуше Коляржова [17] наблюдали проникновение церкарий этого вида в кожу хвоста и конечностей мышей, причем шистосомулы не погибали и мигрировали в легкие экспериментальных животных. С другой стороны, участие B. polonica в функционировании очагов церка-риальных дерматитов в Польше не было подтверждено [18].

Таким образом, данный вид является недостаточно изученным по многим важным биологическим аспектам, выяснение которых может способствовать оптимизации конкретных мер по борьбе с очагами бильхарциоллеза и церкариоза.

Материалы и методы

Взрослые особи (мариты) В. ро1отса (п = 36 экз.) были собраны в 2007-2009 гг. от 11 водоплавающих птиц 3 видов, гнездящихся на озере Нарочь. 22 мариты В. ро1отса получены от 6 особей кряквы (Anas platyrhynchos), 6 марит - из 2 особей хохлатой чернети (Лу^уа _/иЫ^1а) и 8 марит - от 3 особей большой поганки (Podiceps cristatus). Марит фиксировали в 96% этаноле и хранили при +4 °С.

Амплификацию митохондриального гена сох1

проводили в 25 мкл реакционной смеси, содержащей 62 мМ Трис-HCl; 15,4 мМ (NH4)2SO4; 0,01% Tween-20; 5 мМ MgCl2; 0,36 мМ каждого dNTP; по 0,6 pmol предложенных А. Локер с соавторами [19] праймеров Cox1_schist_5ab (5'-TCTTTRGATCATAAGCG-3' (R- G/A)) и Cox1_ schist_3ab (5'-TAATGCATMGGAAAAAAACA-3' (M- A/C)); 0,6 единиц Тад-полимеразы ("Dialaf, Москва) и 10-100 нг ДНК. Условия проведения ПЦР представлены в табл. 1.

Таблица 1

Температурный и временной режимы проведения ПЦР

Название этапа ПЦР Температура (°С), количество циклов Время

Предварительная денатурация 94 2 мин

Денатурация 94 40 циклов 30 с

Отжиг 52 30 с

Элонгация 72 2 мин

Достройка цепей 72 7 мин

Амплифицированные фрагменты ДНК элюировали из геля с использованием набора реагентов Illustra GFX PCR DNA and Gel Band Purification Kit (GEHealthcare, USA). Секвени-рование ДНК осуществляли с помощью набора реактивов ABI PRISM BigDyeTM Terminator v. 3.1 и последующим анализом на Автоматическом секвенаторе ABI Prism 3100-Avant Genetic Analyzer в Межинститутском Центре коллективного пользования «ГЕНОМ» Института молекулярной биологии РАН (г. Москва).

Выравнивание нуклеотидных последовательностей, определение нуклеотидного и аминокислотного состава, оценка нуклеотид-

ного (п) и гаплотипического (h) разнообразия, D- и Z- тесты на нейтральность нуклеотидных замен и определение возможного времени дивергенции, а также реконструкцию филогенетических деревьев методом максимального правдоподобия (ML) осуществляли с помощью пакета программ MEGA ver. 5.05 [20]. Для построения парсимониальной сети использовали программу TCN 1.21 [21]. Для сравнительного анализа привлечены депонированные в GenBank последовательности coxl одной мариты B. polonica (AY157186) из Украины, а также Trichobilharzia regenti (HM439504.1), T. szidati (JF838202.1).

Результаты и обсуждение

Длина исследованного фрагмента сох1 для всех 36 марит В. ро1отса составила 1125 п.н. (375 аминокислот). В нуклеотидных последовательностях не обнаружено инсерций, деле-ций и стоп-кодонов, что свидетельствует об отсутствии среди изученных образцов ДНК ядерных копий сох1.

В нуклеотидном составе данного гена показано значительное преобладание АТ-осно-ваний, соотношение АТ^С-пар составило 68,9/31,1%. Нуклеотидная последовательность сох1 содержит 32 полиморфных сай-

та, что составляет 2,84% от общей дли -ны анализируемого фрагмента. Из них только девять (0,8%) являются парсимони-ально информативными. На изученном ареале среди 36 марит обнаружено 19 гаплотипов (табл. 2).

В полученных нуклеотидных последовательностях наиболее часто наблюдаются тран-зиции пуриновых оснований (А^G - 41,57%; G^A - 45,3%). Значительно реже отмечаются пиримидин-пиримидиновые замещения (Т^С - 0,13%; С^Т- 0,59%).

ЮН

££01

€96

£176

*906

■

£88

9/,8

N=61^8

6X8

8£Ь

9И

юь

Г89

389

Т89

£09

*/.9£

915

5617

99£

*6££

Ш

Ш

иг

■

чгг

18

<

О

О

<

о ■ <

< ■ ■

н ■ ■

О < ■

О ■ ■

<<<<<<<<<<

■■ О.......

......< ■ < ■

н

н

о

ООООООО ■ ОО ■■<.......

■ ■ ■ о о ■ - о ■ ■

о

н

О

<........оооооооооо

О..........Н.......

<...........ООООООО

< ■■ О...............

о

о

<

<<<<<<< <<<<<<<

о

н

о

о

< <

о

<

СЛ СП С? £ £ С? £ £ £

о <N1 <3 о о <3 43 о О оо о о о о о о о О 43 О О ОО о о

и

н

е

■о

н

т

и м и н о н

и

2 5

е

я и

и

р

е в

■о

н в и тиа

ам р

о ф

н и о н ь л а и н о м и

0 &

п

3

н

е л е

1

л

в

о

т ф

и

ее

^ э

в

е

им ^ б

« Й ^ я

ер

§ К

у

а п и т о л

со со Р0

СЧ СП

Частоты трансверсий не превышают 3% (А/0^Т- 2,85%; А/0^С - 0,62%; Т/С^А -1,43%; Т/С^0 - 1,31%). Общее соотношение транзиции/трансверсии составляет 6,3. На нейтральность обнаруженных замен в последовательностях сох1 указывают результаты сравнения средних значений числа нуклео-тидных различий (О = -1,368) и отношения синонимичных и несинонимичных замен (2 < 0,05) при попарном сравнении последовательностей.

В большинстве случаев нуклеотидные замены вызваны транзициями в третьем положении кодонов и являются синонимичными. Однако транзиции в положениях 229

(019), 784 (012), 899 (02) и трансверсия в сайте 339 (012) приводят к несинонимичным заменам. Так, замена гуанина на аденин в первом положении кодона в гаплотипе 019 (марита Рс8) привела к замещению валина метионином в 77 положении аминокислотной последовательности. Результатом транзиции во втором положении кодона, ответственного за аргинин, в гаплотипе 02 (3 мариты - Ар4а, Ар4Ь, Ар4с) было появление аминокислоты гистидина в 300 положении. Следует особо отметить, что в нуклеотидной последовательности гаплотипа 012 (марита Рс1ё) произошли сразу 2 несинонимичные замены. Трансверсия в третьем положении кодона (339 сайт) и тран-зиция в первом положении (784 сайт) привели к замене лейцина на фениналанин и валина на изолейцин в положениях 113 и 262 полипептидной последовательности, соответственно.

Наиболее часто в популяции водоплавающих птиц оз. Нарочь встречается гаплотип 01 (25,0%), идентичный известной последовательности AY157186 из Украины, а также три гаплотипа: 013 (11,11%), 02 и 010 (по 8,33%). Частота встречаемости остальных 15 гаплоти-пов не превышает 3%.

Следует отметить, что большинство гапло-типов В. ро1отса обладали приуроченностью к определенному виду водоплавающих птиц. Так, пять гаплотипов 09, 012, 017, 018, 019 отмечены только у большой поганки; десять других гаплотипов G2-G5, 07, 08, 011, 014016 - только у кряквы; и один гаплотип Об -только у хохлатой чернети. При этом, только два гаплотипа - 01 и 013 - были представлены у всех трех обследованных видов птиц,

а один гаплотип - 010 - найден и у кряквы, и у хохлатой чернети. Возможно, такая не до конца выраженная гостальная специфичность связана с географической разобщенностью популяций специфических хозяев трематод В. ро1отса - моллюсков Р1апогЬапш согпеш и Planorbis planorbis.

Изоляция промежуточных хозяев обуславливает микроэволюционные процессы, происходящие в популяциях трематод. Можно предположить, что на географически удаленных друг от друга водоемах, посещаемых разными видами птиц, в популяциях местных моллюсков возникают и поддерживаются специфические географические расы церкарий В. ро1отса. Связь между изолированными популяциями моллюсков на отдельных водоемах поддерживается благодаря определенным видам птиц, которые в силу выраженности хоминга мигрируют между «родными» водоемами, объединяя их в единый ареал распространения марит В. ро1отса с характерными только для этих мест гаплоти-пами сох1. Для более определенных заключений по вопросам генетической дифференциации и микроэволюции птичьих шистосоматид В. ро1отса полученные нами результаты требуют дальнейшего подтверждения. Во-первых, на более объемных выборках марит из большего числа видов птиц. Во-вторых, необходимо провести специальные исследования различных популяций моллюсков на территории Беларуси и сопредельных стран из водоемов, расположенных по направлению основных пролетных путей водоплавающих птиц, с целью выяснения характера изменения соотношения различных гаплотипов сох1. Распределение гаплотипов в выборке марит В. ро1отса, обнаруженных у трех видов водоплавающих птиц, представлено в табл. 3.

В суммарной выборке марит В. ро1отса, выделенных из крякв (Л. platyrhynchos), обнаружено 13 гаплотипов, и средняя величина гапло-типического разнообразия достигает 72,2%. Наибольшую представленность в инфрапопу-ляциях (группы особей паразита одного вида, обитающих в организме одной особи хозяина) марит у данного вида птиц имеют гаплотипы 01 (22,7% от общей выборки; обнаружен у 5 марит из 4 особей кряквы), 02 (13,6%; у 3 марит из 1 ос.), 016 (9,1%; у 2 марит из 1 ос.), 03 и 013 (по 9,1%; по 2 мариты из 2 особей).

Ap - кряква Anas platyrhynchos, Af - хохлатая чернеть Aythya fuligula, Pc - большая поганка Podiceps cristatus

Таблица 3

Распределение гаплотипов cox1 в выборке марит В. ро1отса, собранных от трех видов водоплавающих птиц (кряква, хохлатая чернеть, большая поганка) на озере Нарочь

Гаплотип Мариты паразитов Вид хозяина Представленность

Мариты, экз. %

Apld, Aplb, Ap2b, Ap3a, Ap5a Кряква 1, 2, 3, 5

G1 Afla, Aflc Хохлатая чернеть 1 9 25,0

Pclb, Pc2a Большая поганка 1, 2

G2 Ap4a, Ap4b, Ap4c Кряква 4 3 8,33

G3 Apla, Ap3b Кряква 1, 3 2 5,56

G4 Ap2a Кряква 2 1 2,78

G5 Ap6c Кряква 6 1 2,78

G6 Aflb Хохлатая чернеть 1 1 2,78

G7 Ap2c Кряква 2 1 2,78

G8 Ap6b Кряква 6 1 2,78

G9 Pclc Большая поганка 1 1 2,78

G10 Ap5b Кряква 5 3 8,33

Af2b, Af2c Хохлатая чернеть 2

G11 Ap3c Кряква 3 1 2,78

G12 Pcld Большая поганка 1 1 2,78

Aplc, Ap4e Кряква 1,4

G13 Af2a Хохлатая чернеть 2 4 11,11

Pcla Большая поганка 1

G14 Ap5c Кряква 5 1 2,78

G15 Ap6a Кряква 6 1 2,78

G16 Ap4d, Ap4f Кряква 4 2 5,56

G17 Pc2b Большая поганка 2 1 2,78

G18 Pc2c Большая поганка 2 1 2,78

G19 Рс3 Большая поганка 3 1 2,78

Остальные 8 гаплотипов (G4, G5, G7, G8, G10, G11, G14 и G15 - по 4,5%) лишь единожды регистрировались в инфрапопуляциях марит у птиц данного вида. Как видно из табл. 3, мари-ты, полученные нами от каждой кряквы, имели разные гаплотипы, т.е. инфрапопуляции марит оказались гетерогенными. В нуклеотидных последовательностях cox1 у марит B. polonica из крякв, обнаружено 18 полиморфных сайтов, что составляет 1,6% от общей длины исследованного локуса, а нуклеотидное разнообразие п в данной выборке достигает 0,38%.

Из двух хохлатых чернетей (A. fuligula) было выделено 6 марит, причем обе инфрапопуля-ции также были гетерогенными. У паразитов

одной из чернетей обнаружены два гаплоти-па - G1 (33,3% от общей выборки; 2 мариты) и Об (16,7%; 1 марита), в другой - два других гапотипа G10 (33,3%; 2 мариты) и G13 (16,7%; 1 марита). Указанные гаплотипы отличаются между собой по восьми полиморфным сайтам, что составляет среднее нуклеотидное и гапло-типическое разнообразие в данной выборке 0,31 и 66,7%, соответственно.

Из трех больших поганок (Р. cristatus) было выделено 8 марит. В суммарной выборке обнаружено 7 гаплотипов (Э1 - 25% от общей выборки, 2 мариты из 2 особей; О9, G12, G13, G17-G19 - по 12,5%, по 1 марите), т.е. практически каждая взрослая особь В. ро1отса име-

ла свой индивидуальный гаплотип, что нашло выражение в высоком значении гаплотипиче-ского разнообразия (87,5%). Нуклеотидное разнообразие, также как и в выборках марит из других видов птиц, невысокое - 0,64%, однако в выборке паразитов из больших поганок обнаружено наибольшее число полиморфных сайтов (21).

Суммарная выборка паразитов из 11 птиц, относящихся к 3 видам, содержит 36 марит В. ро^тса, представляющих 19 гаплотипов, для которых характерно невысокое среднее нуклеотидное разнообразие (п = 0,4%), а средняя величина гаплотипического разнообразия для последовательностей сох1 достигает 52,78% (табл. 4).

Таблица 4

Полиморфизм сох1 в выборках марит В. ро1отса, паразитирующих у водоплавающих

птиц разных видов на озере Нарочь

Вид птицы N АТ/ вс V т, % Я п, % ^ % № т Б Z

Кряква (Ар) 22 68,9/ 31,1 18 9 (0,8) 14,8 0,38 72,2 17 1 -0,53

Хохлатая чернеть (АГ) 6 69,0/ 31,0 8 3 (0,3) 4,23 0,31 66,7 8 0 -0,06 <0,05

Большая поганка (Рс) 8 68,9/ 31,1 21 7 (0,6) 4,54 0,64 87,5 18 3 -0,55

Общая выборка 36 68,9/ 31,1 32 9 (0,8) 6,30 0,40 52,8 28 4 -1,368

N - число последовательностей; АТ/0С - соотношение ЛТ и 0С-оснований; V - число вариабельных сайтов; Р1 (%) - число парсимониально информативных сайтов; Я - отношение числа транзиций/трансверсий; п - среднее нуклеотидное разнообразие; к - среднее гаплотипическое разнообразие; N - число синонимичных замен и ^ -число несинонимичных замен; Д 2 - значение D и 2- статистик

Дендрограмма генетических различий (рис. 1), построенная с помощью метода максимального правдоподобия (ЫЬ) с использованием модели Тамуры-Неи, указывает на надежное разделение всех рассматриваемых нами гаплотипов на две линии - А и В.

Линия А имеет в своем составе две достаточно обособленные подгруппы (ИБ = 56%). Подгруппа А1 включает 9 гаплотипов (01-О9) и состоит из 20 последовательностей, 18 из которых надежно кластеризуются вместе с последовательностью AY157186 из Украины. В подгруппу А2, которую можно рассматривать как промежуточную между линиями А и В, входят 5 последовательностей (Лр3с, Ар5Ь, Af2b, Af2c, РсЩ, относящиеся к трем гапло-типам - 010, 011, 012. Таким образом, линия А состоит из 25 последовательностей и представлена 12 гаплотипами (01-012). Входящие в нее последовательности получены от марит В. роЪтса из 6 крякв, 2 хохлатых чернетей и 2 больших поганок.

Линию В (ИБ = 80%) образуют 7 гаплоти-

пов (013-019). Она включает 11 последовательностей, шесть из которых принадлежат маритам В. ро^тса, полученным из четырех крякв, четыре - из трех больших поганок и одна - из хохлатой чернети. Линия В подразделяется на 4 подгруппы (В1-В4), две из которых представлены уникальными гапло-типами (015 и 019, мариты Арба и Рс3 соответственно), а две другие (ИБ > 60%) состоят из 3 и 5 последовательностей (Ар4й, Ap4f, Рс2с и Ар1с, Ар5с, Ар4е, Af2a, Рс1а, Рс2Ь) и представлены 5 гаплотипами (016, 018 и 013, 014, 017).

Наличие в популяции марит В. ро^тса озера Нарочь двух гаплотипических линий гена сох1 с разветвленной подструктурой, отражающей промежуточное положение подгруппы А2 (010-012), более наглядно подтверждается при использовании для филогенетической реконструкции парсимониальной сети (рис. 2).

Согласно этим построениям, наибольшая частота встречаемости характерна для гапло-

Рис. 1. Дендрограмма генетических различий между маритами В. ро1отса, построенная на основании полиморфизма нуклеотидных последовательностей гена сох1 (ML, модель Тамуры-Неи). В узлах ветвления обозначены только ИБ > 50%. Обозначения окончательных хозяев-птиц: кряква (Ар), хохлатая чернеть (Л/)

и большая поганка (Рс).

64

100

гДр6Ь (08) -4' Рс2а(01)

- Рс1с (09) -ДПЬ (06)

- Др6с (05)

- Др2с (07) Др4а (02) Др4Ь (02) Др4с (02)

^ Др2а (04) Др^ (01) Др2Ь(01) Др1Ь (01) ДУ 157186 Др3а(01) Др5а(01) ДПа (01) ДПс (01) Рс1Ь(01) Др1а (03) Др3Ь (03)

- Рс1с (012)

- Др3с (011) ДГ2с (010) Др5Ь (010) ДГ2Ь (010)

-Рс3 (019) Др6а (015) Др4Г (016)

Рс2с (018) Др4Ь (016) Рс2Ь (017) - Др5с (014) Рс1а (013) Др1с (013) Др4е (013) ДГ2а (013)

Д1

80

64

Д

Д2

у

В1 В2

В3

В4

У В

у

-Тг1сИоЫ!Иаг21а гедепА (НМ439504.1)

ТпсИоЬНИагаа szidati (иР838202.1)

0.02

типа G1, идентичного последовательности AY157186 из Украины. Он обнаружен у 9 из 36 половозрелых шистосом, паразитирующих в птицах всех обследованных нами видов. Все остальные гаплотипы либо уникальны, либо идентичны для 2-4 марит (табл. 2). Значения генетических дистанций между последовательностями сох1, входящими в состав линий

А и В, варьируют от 0,001 до 0,011, составляя в среднем 0,004 ± 0,001. При этом отмечается низкое значение среднего уровня аминокислотной дивергенции (0,001).

Таким образом, среди обнаруженных гапло-типов можно выделить, по крайней мере, две четко дивергировавшие линии - А и В, расхождение между которыми ^ = 0,4%) уже

Рис. 2. Парсимониальная сеть, построенная на основании полиморфизма гена cox1 марит B.polonica от трех видов водоплавающих птиц озера Нарочь. Размеры овалов соответствуют представленности гаплотипов в выборке

привело к незначительной аминокислотной дивергенции (0,1%). Разнообразие гаплотипов выше в линии А (12 гаплотипов), чем в линии В (7 гаплотипов). Представленность линии А среди марит B. polonica составляет 69,44%, линии В - 30,56%. Несмотря на то, что некоторые гаплотипы были получены от марит только из одного вида птиц и не встречались у других видов, гостальной специфичности в распределении гаплотипических линий обнаружено не было. Обе линии марит в различном соотношении были зарегистри-

рованы у птиц всех обследованных видов. Бильхарциеллы линии А обнаружены у всех крякв и хохлатых чернетей и у 66,7% больших поганок (у 2 из 3-х особей). Гаплотипы линии В зарегистрированы у всех больших поганок. Частота встречаемости гаплотипов данной линии у крякв составила 66,7%, а у хохлатых чернетей - 50,0%. Смешанные инвазии одной особи хозяина бильхарциелла-ми обеих линий отмечены у 66,7% крякв, и больших поганок, и у 50% хохлатых чернетей. Следует отметить, что «звездообразная

структура» в линии А выражена более заметно по сравнению с линией В, что свидетельствует о значительном и быстром возрастании генетического разнообразия («экспансия» А-последовательностей).

Генетическая внутривидовая дифференциация трематод Bilharziella polonica могла возникнуть в результате действия изоляционных механизмов. Как уже отмечалось выше, уровень дивергенции между последовательностями из двух групп достигает 0,4%. Исходя из результатов исследований в области молекулярной филогенетики, приведших к обоснованию идеи молекулярных часов [22, 23], дивергенция наиболее быстро мутирующих участков митохондриальной ДНК происходит у разных видов животных со средней скоростью 1,4-2,6% за миллион лет [24]. В таком случае время образования двух линий гаплотипов B. polonica предположительно составляет 285-150 тыс. лет назад, что достаточно уверенно позволяет отнести его ко времени Днепровского, или Рисского оледенения (250-135 тысяч лет назад) в позднем плейстоцене [25, 26]. В эти времена немногочисленные остатки прежней европейской фауны могли сохраниться лишь в изолированных друг от друга рефугиумах на территории Северо-Западной (или Северной) Африки, Малой Азии и Ближнего Востока, а также юге Среднерусской возвышенности. Таким образом, ледник мог сыграть роль изоляционного механизма, препятствующего генетическому обмену внутри и между популяциями водоплавающих птиц, что на какой-то период разобщило и популяции специфичных к ним паразитов - бильхарциелл. Вполне очевидно, что длительная изоляция в отдельных рефугиумах должна была отразиться и на генетическом разнообразии самих хозяев.

Попытка связать образование гаплотипиче-ских линий с внутривидовой дивергенцией окончательных хозяев была сделана нами на основе данных литературы по основному носителю шистосоматидной инвазии - крякве. Филогеографическая структура данного вида исследована довольно подробно и позволяет детализировать процессы радиации утиных птиц [27, 28]. В этом отношении особый интерес представляют исследования Куликовой с соавторами [29]. На основе анализа поли-

морфизма ядерного (шестой субъединицы орнитиндекарбоксилазы, ООС-6, 255 п.н.) и митохондриального (контрольный регион, 667 п.н.) локусов у крякв из Азии, Америки и северной части Евразии были обнаружены две группы гаплотипов мтДНК. Они соответствовали двум классам гаплотипов мтДНК, А и В, обнаруженных ранее Эвайсом с соавторами исключительно на основании ПДРФ митохондриальной ДНК. Однако выявленная внутривидовая генетическая дифференциация, произошедшая в регионе Берингии, не затронула европейскую и основную азиатскую части популяции кряквы. Вследствие этого, группировки с наличием гаплотипов обеих групп в том или ином соотношении отмечены только во внутренней Аляске, на Алеутских и других островах региона, а также в Приморье. Ввиду генетической однородности в евроазиатской части ареала популяции кряквы, у нас нет пока объективных оснований связывать наличие двух гаплотипических линий у ши-стосом B. polonica в северной части Беларуси с филогеографией данного вида водоплавающих птиц. Очевидно, что для дальнейшего анализа необходимы более многочисленные выборки инфицированных птиц из разных частей Евразии.

Вместе с тем, учитывая, что вид B. polonica является полигостальным и, как показали наши исследования, строгой специфичности и приуроченности к определенным видам птиц в распределении линий гаплотипов сох 1 не существует, то теоретически любой вид дефинитивного хозяина потенциально мог иметь отношение к эволюции данного паразита. А это широкий спектр видов водоплавающих птиц, причем относящихся к разным семействам и даже отрядам. Согласно литературным данным, территорию Европы многие виды Anatidae населяли еще в до-плейстоценовую эпоху. По крайней мере, суб-фоссильные остатки таких видов, как Anser anser, Anas strepera, Anas querquedula, Anas clypeata, Aythyaferina известны для Западной и Центральной Европы для периода, относимого к эоплейстоцену - порядка 800 тыс. лет назад [30]. Несмотря на то, что есть много свидетельств существования определенной изоляции друг от друга популяций многих видов птиц в восточном и западном секторах

европейского юга в период оледенения, практически все рецентные виды водоплавающих птиц, как более холодоустойчивые, не имели жесткой изоляции и обитали практически на всем протяжении от Атлантики до Черного и Каспийского морей. Иными словами, для Anatidae, являющихся основными хозяевами В. ро1отса, внутривидовая таксономическая и генетическая дифференциация в Западной Палеарктике, которая могла бы быть вызвана изолирующим действием плейстоценовых ледников, не прослеживается [31].

Таким образом, причины дифференциации паразита логичнее искать в возможных территориально-географических различиях ареалов разных видов-хозяев. То есть в период оледенений географически разделены и изолированы были не популяции кого-то одного из видов-хозяев, а ареалы разных видов утиных (или других отрядов водоплавающих), которые в настоящее время оказались опять расположены на одной территории либо более или менее перекрываются. Для облегчения поиска основного вида птиц, имеющего отношение к произошедшей генетической дифференциации паразита, важно установить географические параметры, в пределах которых это могло произойти. При этом целесообразно рассмотреть как вектор запад-восток, так и вектор север-юг, особенно в их сочетании, так как юго-западное и северо-восточное направления соответствуют основным миграционным векторам водоплавающих птиц Европы [32]. Изменение этих путей в прошлом также могло повлиять на внутривидовую дивергенцию

В. ро1отса. К тому же, в период оледенений именно северные криофильные виды и более теплолюбивые южные могли иметь изолированные друг от друга территории обитания. Впоследствии умеренную зону Европы постепенно заселили и те и другие виды, что и привело к образованию простирающегося на все Северное полушарие ареала вида В. ро1отса, обладающего двумя линиями гаплотипов по гену сох1.

Следует отметить, что эволюция паразитов могла проходить и вне условий изоляции видов хозяев, а, наоборот, благодаря концентрированию в рефугиумах птиц и моллюсков различных видов, ранее до этого не контактирующих друг с другом. Инвазия чужеродных видов и вызванные ею перестройки в сложившихся плейстоценовых экосистемах могли послужить толчком для освоения паразитами В. ро1отса или их предковыми формами новых видов дефинитивных и промежуточных хозяев. В этом случае наличие в составе современной популяции паразитов данного вида двух гаплотипических линий является следствием незаконченной сортировки пред-кового генного пула. Не исключено также, что гибридизация между предковыми формами В. ро1отса, специализировавшимися на пара-зитировании у птиц различных видов, ранее разобщенных территориально по причине различий в местах гнездования и миграционных путях, могла привести к появлению современной формы В. ро1отса, сохранившей в своем генофонде гаплотипические линии обоих предков.

Заключение

Таким образом, анализ полиморфизма мито-хондриального гена сох1 выявил генетическую неоднородность внутрипопуляционной структуры В. ро1отса, паразитирующих у водоплавающих птиц на озере Нарочь. Для корректного и обоснованного объяснения дивергенции гаплотипических линий гена сох1 у марит В. ро1отса необходимо провести более масштабные филогеографические исследования как самих паразитов, так и их дефинитивных хозяев. Изучение различных аспектов коэволюции данных организмов имеет значение как для понимания механизмов приспособления птичьих шистосом к своим хозяевам, так и как

инструмент изучения миграционных путей водоплавающих птиц.

Авторы благодарят Т.В. Жукову за предоставление помещений и оборудования для проведения исследований в УНЦ «Нарочанская биологическая станция им. Г.Г. Винберга». Работа частично финансировалась грантами РФФИ (12-04-01153-а, 12-04-90034-Бел_а), БРФФИ № Б10Р-176, ФЦП ГК № П1043, Программой по молекулярной и клеточной биологии.

Список используемых источников

1. Brown, W.M. Rapid evolution of animal mitochondrial DNA / W.M. Brown, M.Jr. George, A.C. Wilson // Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. - 1979. -Vol. 76. - P. 1967-1971.

2. Moore, W.S. Inferring phylogenies from mtDNA variation: Mitochondrial-gene trees versus nuclear-gene trees /W.S. Moore // Evolution. - 1995. - Vol. 49. - P. 718-726.

3. Mindell, D.P. Phylogenetic relationships among and within select avian orders based on mitochondrial DNA // D.P. Mindell [et al.] // Avian moleculae evolution and systematic (D.P. Mindell, editor). - New York: Academic Press, 1997. - P. 214-247.

4. Avise, J.C. Intraspecific phylogeography: The mitochondrial bridge between population genetics and systematic / J.C. Avise [et al.] // Annu Rev Ecol Syst. - 1987. - Vol. 18. - P. 489-522.

5. Avise, J.C. Phylogeography: the History and Formation of Species / J.C. Avise. - Harvard University Press, Cambridge, MA, USA, 2000. - P. 447.

6. Абрамсон, Н.И. Филогеография: итоги, проблемы, перспективы / Н.И. Абрамсон // Вестник ВОГиС. - 2007. - T. 11, № 2. -С. 307-331.

7. Hebert, P.D.N. Biological identifications through DNA barcodes / A. Cywinska, S.L. Ball, J R. de Waard // Proc.R.Soc. London Ser.B. -2003. - Vol. 270. - P. 313-321.

8. Seasonal morphological variations in bird schistosomes / C. Bayssade-Dufour [et al.] // Parasite. - 2006. - Vol. 13. - P. 205-214.

9. Dorst, J. Les migrations des oiseaux / J. Dorst // Payot. - Paris, 1956. - 419 p.

10. Stunkard, H.W. Induced gametogenesis in a Monogenetic Trematode, Polystoma stellai Vigueras, 1955 / H.W. Stunkard. // Journal of Parasitology. - 1959. - Vol. 45. - P. 389-394.

11. Combes, C. Correlations entre les cycles sexuels des Amphihiens Anoures et des Polys-tomatidae (Monogenea) / C. Combes // Comptes Rendus de l'Academie des Sciences. - Paris, 1967. - Serie D, Vol. 264. - P. 1051-1052.

12. Хрисанфова, Г.Г. Полиморфизм гена сох1 мтДНК церкариальных изолятов птичьих шистосом Bilharziella polonica (Класс Tre-matoda, сем. Schistosomatidae) из водоемов Беларуси / Г.Г. Хрисанфова, А.А. Лопаткин,

А.Г. Шестак, В.А. Мищенков, Т.В. Жукова, Л.Н. Акимова, С.К, Семенова // Генетика. -2011. - Т. 47, № 5. - С. 684-690.

13. Szidat, L. Uber Haunnfektionen bei Blu-trremato-den insbesondere bei Bilharziella polonica Kow. / L. Szidat // Archivfur Dermatologie und Syphilis. - 1930. - Vol. 160. - P. 304-308.

14. Cercarial dermatitis in focus: schistosomes in the Czech Republic / L. Kolarova [et al.] // Helminthologia. - 1997. - Vol. 34. - P. 127-139.

15. Беэр, С.А. Церкариозы в урбанизированных системах / С.А. Беэр, М.В. Воронин. -М.: Наука, 2007. - 240 с.

16. Бычкова, Е.И. Шистосомные церкариозы в Беларуси / Е.И. Бычкова // Ветеринарная медицина Беларуси. - № 3. - 2003. - С. 23-24.

17. Horace, P. Survival of bird schistosomes in mammalian lungs / P. Horace, L. Kolafova // International Journal for Parasitology. - 2000. -Vol. 30. - P. 65-68.

18. Zbikowska, E. Is there a potential danger of 'swimmer's itch' in Poland? / E. Zbikowska // Parasitology Research. - 2003. - Vol. 89. -P. 59-62.

19. The phylogeny of the Schistosomatidae based on three genes with emphasis on the interrelationships of Schistoioma Weinland, 1858 / A.E. Lockyer [et al.] // Parasilology. - 2003. -Vol. 26. - P. 203-224.

20. MEGA: A biologist-centric software for evolutionary analysis of DNA and protein sequences / S. Kumar [et al.] // Briefings in bioin-formatics. - 2008. - Vol 9, № 4. - Р. 299-306.

21. TCS: a computer program to estimate gene genealogies / M. Clement, D. Posada, K.A. Crandall // Molecular Ecology. - Vol. 9. -2000. - P. 1657-1660.

22. Kimura, M., Ohta, T. Eukaryotes-prokary-otes divergence estimated by 5S ribosomal RNA sequences / M. Kimura, T. Ohta // Nat. New. Biol. - 1973. - Vol. 243. - P. 199-200.

23. Хедрик, Ф. Генетика популяций. - М.: Техносфера, 2003. - 592 c.

24. Hewitt, G.M. Post-glacial re-colonization of European biota / G.M. Hewitt // Biological Journal of the Linnean Society. - 1999. -Vol. 68. - P. 87-112.

25. Гричук, В.П. История флоры и растительности Русской равнины в плейстоцене. -М.: Наука, 1989. - 183 с.

26. Четвертичная система. - М.: Недра, 1984. - Т. 2. - 556 с.

27. Avise, J.C. Mitochondrial gene trees and the evolutionary relationship between mallard and black ducks / J.C. Avise, C.D. Ankney, W.S. Nelson // Evolution. - 1990. - Vol. 44. -Р. 1109-1119.

28. Jonson, K.P., Sorenson, M.D. Phylogeny and biogeography of dabbling ducks (genus: Anas): a comparison of molecular and morphological evidence // Auk. - 1999. - Vol. 116. - Р. 792-805.

29. Kulikova, I.V. Phylogeography of the Mallard (Anas platyrhynchos): hybridization, dispersal, and lineage sorting contribute to

complex geographic structure / I.V. Kulikova [et al.] // The Auk. - 2005. - Vol. 122, Issue 3. -P. 949-965.

30. Lambrecht, K. Handbuch der Palaeorni-thologie. - Berlin.: Borntraeger, 1933. - 1024 p.

31. Никифоров, М.Е. Формирование и структура орнитофауны Беларуси / М.Е. Никифоров. - Минск: «Белорусская наука», 2008. - 297 с.

32. The Epidemiology of Plant Diseases (B.M. Cooke, D.G. Jones, B. Kaye, etc.) / ed. MR. Finckh, M.S. Wolfe // Chapter 10. Diversification Strategies. - Springer. The Netherlands. - 2006. - P. 269-307.

Дата поступления статьи 26 сентября 2012 г.