CC BY
49
УДК 575.858:577.21
© т. А. пудовкина1,
т. я. ситникова1, а. н. матвеев 2,
Д. Ю. Щербаков 2
1 Лимнологический институт СО РАН, Иркутск;
2 Иркутский государственный университет
Целью исследования является выяснение истории распространения многощетинковых червей рода Manayunkia (Leidy, 1859) [Sedentaria, Sabellidae] по северо-востоку Азии и их видообразования в Байкале. Сравнительный анализ полиморфизма нуклеотидных последовательностей фолмеровс-кого фрагмента гена Со1 позволил установить последовательность миграционных и видообразова-тельных событий в истории пресноводных многощетинковых червей рода manayunkia. Филогенетический анализ и сравнение гипотез о характере миграции manayunkia с помощью байесовского критерия показали, что стартовым районом был бассейн Колымы, откуда поли-хеты проникли в Байкал, где разделились на три вида (M. godlewskii, M. baicalensis и M. zenkewitschii), из которых M. godlewskii послужил источником мигрантов в систему Баунтовских озер.
C Ключевые слова: Manayunkia; Байкал; симпатрическое видообразование; миграция.
Поступила в редакцию 13.09.2014 Принята к публикации 30.09.2014
родственные связи байкальских полихет рода
MANAYUNKiA [PoLYcHAETA: SEDENTARIA: SABELLIDAE]
по данным анализа со1 с анализом истории расселения
Многощетинковые черви (полихеты) рода Manayunkia (Leidy, 1859) [Sedentaria, Sabellidae], населяющие пресноводные водоемы Северной Азии, до сих пор остаются мало изученной группой беспозвоночных животных. Длительное время считалось, что один вид, описанный из Байкала — M. baicalensis (Nusbaum, 1901), обитает на обширной территории: в бассейнах рек Витима, Чары, Амура, Зеи (Томилов, 1954; Кожов, 1962, 1972; Клишко, 1994, 1996), на Таймыре (Сластников, 1940), на Колыме (Ситникова, 2001). При этом популяцию, населяющую бассейн Гыды (Таймыр), на основании внешней морфологии, Сластников (1940) предложил выделить в особый подвид M. baicalensis hydani. Согласно О. К. Клишко (1996), манаюнкии из популяций водоемов бассейнов рек Лена и Амур, а также оз. Леприндо существенно отличаются от особей, населяющих Байкал по своей морфологии.
В настоящее время на основании морфологических различий и экологических особенностей в оз. Байкал констатировано обитание 3 видов — M. baicalensis, M. godlewskii Nusbaum (1901) и M. zenkewitschii Sitnikova (1997), различающиеся размерами тела половозрелых особей и количеством щупалец (Ситникова с соавт., 1997). Генетическая разобщенность видов также была подтверждена анализом нуклеотидных последовательностей гена, кодирующего 18S rRNA (Ситникова с соавт., 1995), но подробные результаты исследований остались неопубликованными. Три байкальских вида полихет обитают в трубочках, которые строят из того субстрата, на котором они живут; при сосуществовании в одном географическом районе озера они занимают различные экологические ниши: M. baicalensis обитает преимущественно на песчаных типах грунтов, M. godlewskii — на илистых и M. zenkewitschii — на каменистых и скальных грунтах, поросших губками родов Lubomirskia и Baicalospongia, водорослями рода Cladophora, а также в пустых домиках ручейников (Ситникова с соавт., 1997).
В Байкале манаюнкии найдены в литорали (от 3 до 20 м) по всему периметру озера, а также в глубоководной зоне, где имеют пятнистое распространение (Тахтеев с соавт., 1993), и везде образуют небольшие по площади колонии (собств. данные).
По типу питания манаюнкии — сестонофаги, питаются в основном планктонными диатомовыми водорослями, бактериями и детритом. Развитие мана-юнкий прямое (отсутствует свободноплавающая личинка), оплодотворение перекрестное, мужские половые продукты выбрасываются в придонную воду, поэтому, как правило, полихеты живут колониями, в которых самки соседствуют с самцами (Ситникова, 2001). Прикрепленный (или сидячий) образ жизни позволяет предполагать, что между колониями как одного вида, так и разными, населяющими один и тот же район или удаленные районы (до более сотен километров в пределах Байкала), вероятность обмена генетической информацией низка.
Настоящее исследование направлено на выяснение 1) процессов дивергенции трех байкальских видов — происходило ли обособление экологических форм в одном районе озера и затем распространившееся по всему озеру, или произошло независимо в различных районах Байкала; 2) к какому из 3 видов байкальских полихет близкородственны полихеты, обитающие в оз. Баунт, принадлежащему к Байкальской рифтовой зоне.
Для решения этих задач были использованы нуклео-тидные последовательности, фолмеровского фрагмента гена 1 субъединицы цитохром-с-оксидазы (CO1), который является одним из достаточно быстро эволюционирующих генов, что позволяет использовать его при изучении генетического полиморфизма организмов, а также в датировке молекулярно-филогенетических событий (Folmer et. al., 1994). Цитохром-с-оксидаза широко используется для интерпретаций филогенетических событий как мировой фауны полихет (напр. Canales-Aguirre et al., 2011), так и байкальских беспозвоночных животных — моллюсков (Перетолчина с соавт., 2006), оли-гохет (Kaygorodova et al., 2007), амфипод (Гоманенко с соавт., 2005). Также для одного из видов байкальских полихет Manayunkia godlewski (Bukin et al., 2007), была выполнена работа по изучению генетического дрейфа с помощью ^-критерия, рассчитываемого по нуклео-тидным последовательностям ДНК. Было показано, что ^-критерий изменяется не прямо пропорционально удаленности популяций, а дискретно.
МАГЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материал
Сбор полихет проводили с 2000 по 2010 г. с помощью водолазов и с использованием драги (места отбора проб в оз. Байкал показаны на рисунке 1 и в таблице 1). Кроме того, в анализе использовались полихеты, собранные в бассейне реки Колымы — Сердяхские озера и озеро Намаканское, и полихеты из Баунтовских озер (рис. 1, табл. 1). Полихет или сразу после отбора фиксировали
Рис. 1. Карта сбора образцов полихет
70%-м этанолом, или доставляли в лабораторию Лимнологического института живыми. Видовое определение проводили, сравнивая особей с типовыми экземплярами, хранящимися в коллекции ЛИН.
Выделение ДНК, амплификация и секвенсирование
Суммарную ДНК выделяли из целых червей с использованием CTAB-содержащего буфера по модифицированному методу Дойла—Диксон (Doyle et al., 1987). Амплификацию фрагментов ДНК проводили с помощью набора Амплисенс-200-1 (ПЦР-тест-системы ЦНИИ Эпидемиологии РФ). Для амплификации фрагмента гена COI мы использовали универсальные для беспозвоночных праймеры L1490 5'-ggtcaacaaatcataaagatattgg-3' и H2198 5'-taaacttcagggtgaccaaaaaatca-3' (Folmer, et. al., 1994). Все праймеры были синтезированы ЗАО «Синтол». Программа для амплификации фрагмента гена СО1 состояла из преденатурации (95 °C/2 мин) и 35 циклов. Температурный режим каждого цикла: денатурация — 94 °C/40 с, отжиг — 45 °C/40 с и элог-нация — 72 °C/1,2 мин. В последнем цикле элогнация продлена на 2 минуты. Результаты реакции проверяли в 1%-м агарозном геле, окрашенном бромистым этиди-ем, в трис- ЭДТА-боратном буфере (Maniatis et al., 1982).
Очистку ампликонов проводили методом вымораживания из агарозы (Л. А. Остерман, 1981). Секвени-рование двухцепоцечных продуктов амплификации выполняли в Новосибирске в Межинститутском Центре Секвенирования ДНК (http://sequest.niboch.nsc.ru). Все последовательности задепонированы в GenBank под номерами AJ428405, AJ428406 и KF289840 — KF289900.
□ Листвянка ■ Б. Коты
□ Мужинай О Б. Голоустное # б. Песчаная О Ушканьи о-ва ▲ о. Ольхон
МК-1 оз. Намаканское
МК-2 Сердяхские озера
MBt оз. Баунт
Таблица 1
Места отбора проб полихет. Порядок расположения полихет соответствует их размещению на древе (сверху вниз)
№ Вид Место сбора, координаты Тип грунта Глубина
31 M. godlewskii, MG Листвянка, м. Березовый, 27.02.01, 51°50'23"^ 104°52'41"Е Дресва с примесью песка 2,5 м
32 M. godlewskii -"-
131 M. godlewskii Б. Коты, Варначка, 15.07.03, 51°54'7"^ 105° 5'22"Е Песок 7-8 м
196 M. godlewskii Б. Коты, Варначка, 10.10.05, 51°54'278"^ 105° 05'740"Е Заиленный песок, камни, губка, щебень 10-20 м
135 M. godlewskii Б. Коты, Варначка, 15.07.03, 51°54'7^ 105° 5'22"Е Песок 7-8 м
195 M. godlewskii Б. Коты, Варначка, 10.10.05, 51° 54'278'^ 105° 05'740"Е Заиленный песок, камни, губка, щебень 10-20 м
35а M. sp, MBt Оз. Баунт, 20.06.10, 55°13^ 113°03'Е Глинистый ил 9 м
36а M. sp. -"-
37а M. sp.
43а M. sp.
44а M. sp.
39а M. sp.
41а M. sp.
42а M. sp. -"-
100 M. godlewskii Ольхонские Ворота, против б. Сахюрта, 8.12.02, 53° 01'361^ 106° 54'624"Е Песчано-илистый грунт 40 м
238 M. godlewskii Губа Семь Сосен, 24.07.06, 53°06^ 107°04'Е Ил, мелкий песок 35-40м
242 M. godlewskii
102 M. godlewskii Ольхонские Ворота, против б. Сахюрта, 8.12.02, 53° 01'361^ 106° 54'624"Е Песчано-илистый грунт 40 м
239 M. godlewskii Губа Семь Сосен, 24.07.06, 53°06'N 107°04'Е Ил, мелкий песок 35-40м
219 M. godlewskii Малое Море, севернее м. Ушун, 3.10.05 53° 00'351" N 106° 56'648" Е Серый мелкий песок, галька, валуны 15-20 м
236 M. godlewskii Губа Семь Сосен, 24.07.06, 53°06^ 107°04'Е Ил, мелкий песок 35-40м
107 M. godlewskii Ольхонские Ворота, против б. Сахюрта, 8.12.02, 53° 01'361^ 106° 54'624"Е Песчано-илистый грунт 40 м
205 M. godlewskii Б. Песчаная, м/у м. Бол. Колокольный и м. Мал. Колокольный, 1.10.05, 52° 15' 572" N 105° 42'396"Е Песок, водоросли 7,6-5,4 м
Таблица 1 (Продолжение)
№ Вид Место сбора, координаты Тип грунта Глубина
201 M. godlewskii
202 M. godlewskii
203 M. godlewskii
198 M. godlewskii
200 M. godlewskii -"-
206 M. zenkewitchii MZ Ушканьи о-ва, 5.10.05, 53° 50'187"N 108° 37'970"E Камни, валуны с губкой 20 м
212 M. zenkewitchii _"_
14 M. zenkewitchii Листвянка, п. Березовый, 21.12.00, 51°50'25"N 104°52'45"E Камни 3 м
15 M. zenkewitchii
17 M. zenkewitchii Листвянка, п. Березовый, 21.12.00 51°50'26.68"N 104°52'33.30"E
147 M. zenkewitchii Б. Коты, 24.02.04, 51°54'4"N 105° 4'49"E Камни на песке 1,5 м
150 M. zenkewitchii
24 M. zenkewitchii Листвянка, п. Березовый, 15.02.01, 51°50'22"N 104°52'49"E Камни 8 м
230 M. zenkewitchii Б. Коты, Варначка, 15. 07. 04, 51°54'7.03"N 105° 5'7.30"E Камни 2,5 м
256 M. zenkewitchii М. Мужинай, 13.08.06, 54°51'493"N - гл. 9,8 м 108°54'587"E 54°51'763"N - гл.10 м 108°54'550" E Заиленный песок с водорослями 9,8-10 м
257 M. zenkewitchii
254 M. zenkewitchii
255 M. zenkewitchii
22 M. zenkewitchii Листвянка, п. Березовый, 15.02.01, 51°50'22"N 104°52'49"E Камни 8 м
144 M. zenkewitchii Б. Коты, 24.02.04, 51°54'4"N 105° 4'49"E Камни на песке 1,5 м
149 M. zenkewitchii
158 M. zenkewitchii
146 M. zenkewitchii
208 M. zenkewitchii Ушканьи о-ва, 5.10.05, 53° 50'187"N 108° 37'970"E Камни, валуны с губкой 20 м
215 M. zenkewitchii
211 M. zenkewitchii
121 M. baikalensis Ольхон, морская сторона б. Сенная, июнь 2003 53°04'N 107°04'E Песок, камни с карликовыми губками 10-15м
263 M. baikalensis МРС, Малое Море, 30.10-01.1 1.2007. 53°01'N 106°54'E Песок 20 м
Таблица 1 (Окончание)
№ Вид Место сбора, координаты Тип грунта Глубина
27а M. baikalensis Б. Голоустное, 26.06.10 , 52° 0'42"N 105°24'41"E Песок 47 м
28а M. baikalensis
33а M. baikalensis
29а M. baikalensis
30а M. baikalensis
3 M. sp, MK1 Намаканское оз., 63°46' N 153° 36' E Затопленные куски древесины 1 м
19а M. sp., MK2 Сердяхские озера, оз. Глухое, 27.06.10, 59° 45' N 151° 20' E Затопленные куски древесины 1 м
23а M. sp.
20а M. sp.
24а M. sp.
21а M. sp.
Филогенетический анализ
Филогенетическое древо, укорененное по средней точке и представленное на рисунке 2, было построено с помощью программы MrBayes ver 3.2.1 байесовским методом (Ronquist et. al., 2012). Модель нуклеотид-ных замен — GTR+I+Г — была выбрана програм-
мой jModelTest Vers. 0.1 (Posada, 2008), однако коэффициенты модели оценивали с помощью MrBayes, nsteps = 1 000 000, nruns = 8, nchains = 4, с помощью определения максимума распределение функции правдоподобия оценивали алогритмом ss (stepping-stone) (Xie et al., 2011) (50 проб).
5.68
4.26
2.84
1.42
Рис. 2. Филогенетическое древо полихет, построенное байесовским методом в предположении о верности гипотезы строгих молекулярных часов. Шкала внизу рисунка представ -ляет время в миллионах лет и рассчитана, исходя из калибровки часов 1,76 % замен на млн лет. Буквенные, цифровые обозначения и символы см. в тексте и на рисунке 1
Таблица 1
количественные характеристики внутривидовой изменчивости последовательностей полихет рода МапауипЫа
Вид полихет, локация Вариабельных сайтов Информативных сайтов Гаплотипов Нуклеотидное разнообразие Критерий Таджимы, D
Все последовательности 192 158 48 0,09181 0,50336
M. zenkewitschii 138 110 18 0,08831 0,74134
M. baicalensis 48 25 4 0,03861 0,12034
M. godlewskii 60 34 18 0,02931 -0,42784
оз. Баунт 5 2 5 0,03096 -0,75539
Дальний Восток 3 1 3 0,00231 -0,44736
Байкал 170 126 40 0,07624 0,04764
Гипотезу строгих молекулярных часов оценивали, сравнивая распределения значений функции правдоподобия, полученные в предположении молекулярных часов и без этого предположения.
В качестве исходной приблизительной калибровки молекулярных часов использовали значение 1,7 % замен за миллион лет (Wilke at al., 2009), которую затем корректировали с помощью известных датировок геологических событий (см. «Результаты и обсуждение»). В этой работе Вильке подробно рассматриваются молекулярные часы, проблемы, связанные с их калибровкой, а также приводятся скорректированные скорости молекулярных часов для различных групп беспозвоночных животных (в том числе и для аннелид) при разных моделях замен.
Тест на монофилетичность
Статистическую оценку гипотез о монофилетичности соответствующих видов клад на филогенетическом дереве тестировали, определяя соотношение функций правдоподобия для сравниваемых гипотез (монофилетичности и полифилетичности) (табл. 3) с помощью программы mrBayes версии 3.2.1 (Ronquist et al. 2012). Для этой цели в процессе поиска наилучшего дерева использовали два типа ограничений на топологию: в одном случае программа строила только те деревья, на которых испытуемая группа была представлена единственной кла-дой, в другом — только деревья, где представители этой группы входили в несколько отдельных ветвей. Образцы из цепей симуляций отбирали с помощью ss (stepping-stone) метода, разницу показателей функции правдоподобия сравнивали с таблицей 3 для определения степени предпочтения одной из гипотез.
Таблица 3
тестирование гипотезы о монофилии байкальских видов
Вид Гипотеза Log units AL
M. zenkewitschii Монофилия Полифилия +36,45 -36,45
M. baicalensis Монофилия Полифилия +6,54 -6,54
M. godlewskii Монофилия Полифилия +21,34 -21,34
Нуклеотидное разнообразие, гаплотипы и критерий Таджимы были посчитаны с помощью программы R (http://www.R-project.org/), для подсчета остальных параметров использовали программу MEGA 5.1 (Tamura et al., 2011) (табл. 2).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Сравнение 62 нуклеотидных последовательностей фрагмента гена СО1 длиной 519 п. н., определенных для полихет, принадлежащих 3 байкальским видам — Manayunkia godlewskii (MG, 20 последовательностей), M. zenkewitschii (MZ, 21 последовательность) и M. baicalensis (MB, 7 последовательностей), а также для полихет из бассейна р. Колымы — M. sp (MK, 6 последовательностей) и полихет из Баунтовских озер (MBt, 8 последовательностей) (рис. 1) показало, что степень изменчивости этого фрагмента вполне достаточна для высоко разрешающего филогенетического анализа как в целом, так и на внутригрупповом уровне. Значения критерия Таджимы D (Tajima, F., 1989) (табл. 3) указывают на отсутствие факторов, которые могли бы существенно исказить топологию дерева, а также на очень малую вероятность резких демографических колебаний в истории всех исследованных групп полихет.
Филогенетическое древо
Филогенетический анализ байесовским методом (см. «Материалы и методы»), где в политомии объединяли узлы с апостериорной вероятностью менее 0,5, позволил получить филогенетическое древо, представленное на рисунке 2. Это древо можно условно подразделить на пять клад. Для того чтобы укоренить дерево, в качестве аутгруппы использовали «колымских» полихет. Они оказываются внешней группой и при укоренении древа «по средней точке» (Rambaut, 2006—2012, http://tree.bio.ed.ac.uk/) во всех случаях, и при использовании гипотезы молекулярных часов, и в отсутствии ее.
Необходимо отметить, что разбиение дерева на отдельные клады в тех случаях, когда постериорные вероятности этих клад были относительно невелики, основывается на результатах сравнения гипотез о мо-
нофилетичености (Н1) и полифилетичности (Н2) с помощью байесовского отношения шансов (см. ниже). Этот подход представляется наиболее обоснованным, поскольку наиболее полным образом использует всю информацию о молекулярном разнообразии организмов, тем более это важно в случае столь бедных с морфологической точки зрения организмов как манаюнкии.
В первую кладу от корня, следовательно, входят последовательности, принадлежащие дальневосточным полихетам из бассейна реки Колымы. Во вторую (первую среди байкальских) — одна последовательность, принадлежащая виду M. baicalensis (точка «Большое Голоустное»). В третью кладу также входят последовательности, принадлежащие виду M. baicalensis, которые распадаются на две клады, соответствующие точкам сбора — «Б. Голоустное» (4 шт.) и «о. Ольхон» (2 шт.). Следовательно, если предполагать, что движущей силой диверсификации Manayunkia в Байкале была их специализация к субстрату, то получается, что наиболее древними являются обитатели песчаного грунта, ставшие предками вначале для населяющих каменистые грунты M. zenkewitschii, от которых, в свою очередь, произошли населяющие илистые грунты M. godlewskii.
Клада M. baicalensis дает начало двум крупным кладам, 4 и 5 (рис. 2). Все последовательности в кладе 4 принадлежат виду M. zenkewitschii. В общем, она распадается на четыре клады, объединенные по две. Из всех последовательностей M. zenkewitschii четко группируются по точкам сбора только образцы, собранные в районе «Ушканьи о-ва» и «Мужинай». Образцы из точек «Березовый — Б. Коты» оказались перемешаны между собой и попали в разные, довольно далеко отстоящие друг от друга клады.
В кладу 5 также вошли 2 последовательности, принадлежащие виду M. zenkewitschii, собранному на Ушка-ньих островах, которые на древе оказались ближе к виду M. godlewskii и выглядят сестринской группой по отношению к нему. В данном случае, возможно, что эти поли-хеты могут принадлежать к ранее неизвестному для науки виду, однако подтверждение предположения о новом виде требует подробного анализа морфологии полихет Ушканьих островов. Последовательности M. godlewskii распадаются на две клады, которые четко группируются по точкам сбора «б. Песчаная», «Ольхон», «Б. Коты» и «Березовый».
Таким образом, распределение гаплотипов байкальских манаюнкий соответствует точкам сбора, что объясняется очень маленькой способностью этих полихет к распространению. Интересно, какая-либо зависимость генетического расстояния между особями из разных станций и географическим расстоянием между этими станциями отсутствует. Это обстоятельство, а также существование «составных» групп полихет (Б. Коты— мыс Березовый) позволяет сделать предположение
о том, что существование и распространение их в Байкале подчиняется закономерностям метапопуляций, когда каждую из колоний основывает очень маленькая группа особей, и после определенного относительно короткого периода процветания колония исчезает.
Полихеты из оз. Баунт, расположенного к северо-востоку от Байкала и в настоящее время никак с ним не связанного, на древе составляют внутреннюю группу по отношению к обитающей на иле M. godlewskii. Такое положение баунтовских полихет может свидетельствовать об их принадлежности к M. godlewskii. Однако, их таксономическое положение нельзя считать определенным, поскольку при их проникновении в баунтовские озера произошла смена субстрата, что, судя по важной роли субстратных предпочтений для видообразования в Байкале, может указывать на аллопатрическое видообразование. Более полный ответ на вопрос о таксономическом статусе баунтовских полихет может быть получен только в результате дополнительных исследований, однако можно считать доказанным их байкальское происхождение.
Описанное выше отсутствие чёткой зависимости между географическими дистанциями и генетической близостью образцов из достаточно удаленных байкальских станций можно рассматривать как свидетельство отсутствия следов пространственной изоляции между предками современных байкальских видов. Следовательно, это — аргумент в пользу гипотезы о симпатрическом механизме видообразования полихет в Байкале. Поэтому принципиальную важность приобретает вопрос о мо-нофилетичности байкальских видов. В том случае, если это предположение отвергается, остается предполагать делокализованный район разобщающих процессов, что объяснило бы наличие унаследованного полиморфизма.
В качестве критерия монофилетичности образцов, принадлежащих к определенному виду, использовали отношение шансов (логарифмов значений оценок максимального правдоподобия), полученное с помощью программы mrBayes v. 3.2.1 в одном случае — при оценке только деревьев, содержавших испытуемую группу в составе единой клады (эта клада могла содержать и другие элементы), в втором все деревья, которые содержат хотя бы один элемент группы в составе другой клады. Результаты применения этой процедуры суммированы в таблице 3.
Значения отношения логарифмов L, превышающие 4, считаются решающей статистической поддержкой той гипотезы, для которой значение L больше (Ronquist F. et al, 2012). В нашем случае это — гипотеза о монофилетичности байкальских видов. Это означает, что наличие унаследованного полиморфизма не подтверждается, наоборот, достоверно более вероятным является предположение об эффекте основателя.
Тот факт, что гипотеза молекулярных часов достоверно подтверждается для набора последовательнос-
тей СО1, использованного в настоящей работе, позволяет восстановить порядок видообразовательных и/или миграционных событий, сравнив гипотезы о монофиле-тичности байкальских видов и о порядке их дивергенции с альтернативными гипотезами с помощью байесовского отношения шансов (Ronquist et а1., 2012).
история расселения манаюнкии
М. М. Кожов (Кожов, 1962) приводит несколько мнений о происхождении и расселении рода МапауипИа:
1) по мнению Берга, Manayunkia — древний (третичный) абориген пресных и внутренних солоноватых вод, откуда они могли расселиться в прибрежные части морей;
2) Зенкевич (1935) считал, что род Manayunkia мог сформироваться в центрально-азиатских третичных внутренних морях, откуда он распространился на север и достиг Байкала;
3) Верещагин (1940) также считал, что это древний род, и ранее он был распространен вдоль берегов мирового океана. Manayunkia проникла в Байкал вместе с водами, преемственно связанными с водоемами морского реликтового происхождения.
Исходя из полученных данных (рис. 2), наиболее вероятным путем проникновения манаюнкии в Байкал можно считать Лену, потому что, согласно геологическим данным, сток вод Байкала в бассейн Лены через Пра-манзурку осуществлялся в позднем плиоцене — раннем неоплейстоцене (2—0,5 млн л. н). В среднем-позднем неоплейстоцене (0,5—0,3 млн л. н.), в связи с поднятием западного борта Байкальской впадины (приморская фаза тектогенеза), Ленский канал стока был прерван с образованием нового Култучно-Иркутного стока в систему реки Енисей. Этот канал стока просуществовал недолго и прекратил свое существование во второй половине позднего неоплейстоцена в связи с формированием современного Ангарского стока (40—60 тыс. л. н.) (Мац, 2001, 2002). Кроме того, по мнению ряда авторов (Кожов, 1962, Ламакин, 1952), в середине четвертичного периода (300—100 т. л. н.) мог существовать предполагаемый сток вод Байкала в северо-восточном направлении в бассейн Витима и Лены через систему впадин — Баргузинскую, Муйскую, Чарскую, что, скорее всего, объясняет проникновение манаюнкии в Баун-товские озера.
Благодарности
Авторы благодарны д. б.н. К. В. Регель за предоставленный материал из бассейна р. Колыма и к. б. н. Д. Ма-тафонову за сбор полихет в о. Баунт.
Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 гг, соглашение № 8099 «Исследование динамики популяций байкальских организмов».
ЛИТЕРАТУРА
1. Верещагин Г. Ю. (1940) Происхождение и история Байкала, его фауны и флоры. Труды Байк. лимн. ст. АН СССР. Т. X.
2. Гоманенко Г. В., Камалтынов Р. М., Кузьменкова Ж. В. (2005) Популяционная структура байкальского бокоплава Gmelinoides fasciatus (Stebbing). Генетика. Т. 41: С. 1108-1114.
3. Клишко О. К. (1994) Фенотипические различия полихет Manayunkia baicalensis Nusb. из водоемов бассейнов рек Лены и Амура. Докл. АН СССР. Сер. Общ. биология. Т. 335: С. 116-117.
4. Клишко О. К. (1996) Полихета Manayunkia baicalensis Nussb. в водоемах бассейнов рек Лена и Амур. Известия РАН. № 1: С. 101-105.
5. Кожов М. М. (1962) Биология озера Байкал. М.: Наука. 315 с.
6. Кожов М. М. (1972) Очерки по Байкаловедению. Иркутск: Вост.-Сиб. книжн. изд-во. 254 с.
7. Ламакин В. В. (1952) Ушканьи острова и проблема происхождения Байкала. М.: Географгиз. 199 с.
8. Мац В. Д., Уфимцев Г. Ф., Мандельбаум М. М. и др. (2001) Кайнозой Байкальской рифтовой впадины: Строение и геологическая история. Новосибирск: Изд-во СО РАН., филиал «Гео». 252 с.
9. Мац В. Д., Фуджии, Ш., Машико, К. и др. (2002) К палеогидрологии Байкала в связи с неотектоникой. Геология и геофизика. Т. 43 (2): С. 142-154.
10. Остерман Л. А. (1981) Методы исследования белков и нуклеиновых кислот. Электрофорез и ультрацентрифугирование. М.: Наука. 288 с.
11. Перетолчина Т. Е., Ситникова Т. Я., Щербаков Д. Ю. (2006) Исследование популяционного генетического полиморфизма эндемичного байкальского вида Baicalia carinata (Mollusca, Caenogastropoda). Ruthenica. Т. 16(1-2): С. 105-111.
12. Ситникова Т. Я. (2001) Многощетинковые черви (ANNELIDA: POLYCHAETA). Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна. Под ред. О. А. Тимошкина. Т. 1 книга 1: С. 428-431.
13. Ситникова Т. Я., Щербаков Д. Ю., Огарков О. Б., Щербакова Т. А. (1995) О родственных взаимоотношениях байкальских полихет. Вторая Верещагинская. Байк. конференция. Иркутск. С. 177.
14. Ситникова Т. Я., Щербаков Д. Ю., Харченко В. В. (1997) О таксономическом статусе полихет рода Manayunkia (Sabellidae, Fabricinae) из Байкала. Зоол. журнал. Т. 76: С. 16-27.
15. Сластников Г. С. (1940) К нахождению многоще-тинкового червя Manayunkia в бассейне реки Гыда. Природа. № 7: С. 76-77.
16. Тахтеев В. В., Снимщикова Л. Н., Окунева Г. Л. и др. (1993) Характеристика донного населения глубинной зоны Байкала. Экология. № 6: С. 60-67.
17. Томилов А. А. (1954) Материалы по гидробиологии глубоководных озер Олекмо-Витимской горной страны. Тр. Иркутск. ун-та. Сер. биол. Т. 11: С. 1—86.
18. Bukin Ju. S., Pudovkina T. A., Sherbakov D. Ju., Sit-nikova T. Ya. (2007) Genetic Flows in a Structured One-Dimensional Population: Simulation and Real Data on Baikalian Polychaetes M. Godlewskii. In Si-lico Biology. V 7: P. 277-284.
19. Canales-Aguirre C. B.,Rozbaczylo N.,Hernandez C. E. (2011) Genetic identification of benthic polychaetes in a biodiversity hotspot in the southeast Pacific. Revista de Biologia Marina y Oceanografia. V. 46: P. 89-94.
20. Doyle J. J., Dickson E. E. (1987) Preservation of plant samples for DNA restriction endonuclease analysis. Taxon. V. 36: P. 715-722.
21. Folmer O., Black M., Hoeh W et al. (1994) DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome C subunit I from diverse metazoan invertebrates. Mol. Mar. Biol. Biotech. V. 3: P. 294-299.
22. Kaygorodova I. A., Sherbakov D. Yu., Martin P. (2007) Molecular phylogeny of Baikalian Lumbriculidae (Oli-gochaeta): evidence for recent explosive speciation. Comparative Cytogenetics. V. 1: P. 71-84.
23. Maniatis T., Fritsch E. F., Sambrook J. (1982) Molecular cloning: A laboratory manual. Gold Spring Harbor Laboratory Press. New York. 545 p.
24. Nusbaum J. (1901) Dybowcella baicalensis nov. gen. Ein in Sueswasser lebendes Polychaet. Biol. Ctrbl., V. 21: P. 6-19.
25. Posada D. (2008) jModelTest: phylogenetic model averaging. Mol. Biol. Evol. V. 25: P. 1253-1256.
26. Rambaut A. (2006-2012) Tree figure drawing tool. Version 1.4.0. Institute of evolutionary biology. University of Edinburgh. http://tree.bio.ed.ac.uk.
27. R Core Team (2013) R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. http://www.R-project.org.
28. Ronquist F., Teslenko M., van der Mark P., et al. (2012) MrBayes 3.2: Efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space. Syst. Biol. V. 61: P. 539-542.
29. Tajima F. (1989) Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism. Genetics. V. 123: P. 585-595.
30. Tamura K., Peterson D., Peterson N. et al. (2011) MEGA5: Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood, Evolutionary Distance, and Maximum Parsimony Methods. Mol. Biol. Evol. V. 28: P. 2731-2739.
31. Wilke T., Schultheib R., Albrecht C. (2009) As time goes by: A simple fool's guide to molecular clock approaches in invertebrates. Amer. Malac. Bull. V 27: P 25-45.
32. Xie W, Lewis P. O., Fan Y. et al. (2011) Improving marginal likelihood estimation for Bayesian phylogenetic model selection. Syst. Biol. V 60: P. 150-160.
33. Zenkewitsch L. (1935) Über d. Manayunkia (M. polaris) an dem Murman — Küsten. Zool. Anz. B., 199, 718.
THE HISTORY OF MANAYuNKIA [POLYCHAETA: SEDENTARIA: SABELLIDAE] PROPAGATION IN NORTH EASTERN ASIA
Pudovkina T. A., Sitnikova T. Ya., Matveyev A.N., Shcherbakov D. Yu.
C SUMMARY: This study aimes to elucidate the history of propagation of the freshwater Manayunkia polychaetes in North-Eastern Asia and their speciation in Lake Baikal. Nucleotide polymorphism analysis of of the CO1 Folmer fragment allowed to establish the sequence of migration and speciation events. Phylogenetic analysis and bayesian comparison of possible scenarios supports the hypothesis that the origin of the Manayunkia migration was the Kolyma river basin, from where the polychaetes migrated into Baikal and diverged into at least three species, one of which (M. godlewskii) served as the source of migrants into the Lake Baunt system.
C KEY WORDS: Manayunkia; Lake Baikal; sympatric speciation; migration.
C REFERENCES (TRANSLITERATED)
1. Bukin Ju. S., Pudovkina T. A., Sherbakov D. Ju., Sitnikova T. Ya. (2007) Genetic Flows in a Structured One-Dimensional Population: Simulation and Real Data on Baikalian Polychaetes M. godlewskii. In Silico Biology. V. 7: P. 277-284.
2. Canales-Aguirre C. B., Rozbaczylo N., Hernández C. E. (2011) Genetic identification of benthic polychaetes in a biodiversity hotspot in the southeast Pacific. Revista de Biologia Marina y Oceanografia. V. 46: P. 89-94.
3. Doyle, J. J., Dickson E. E. (1987) Preservation of plant samples for DNA restriction endonuclease analysis. Taxon. V. 36: P. 715-722.
4. Folmer, O., Black, M., Hoeh, W et al. (1994) DNA primers for amplification of mitochondrial cytochrome C subunit I from diverse metazoan invertebrates. Mol. Mar. Biol. Biotech. V. 3: P. 294-299.
5. Gomanenko G. V., Kamaltynov R. M., Kuzmen-kova Zh. V. et. al. (2005) Populyatsionnaya struktura baykal'skogo bokoplava Gmelinoides fasciatus (Steb-bing) [Population structure of the Baikalian amphypod Gmelinoides fasciatus (Stebbing)]. Russian Journal of Genetics. V. 41(8): P. 1108-1114.
6. Kaygorodova I. A., Sherbakov D. Yu., Martin P. (2007) Molecular phylogeny of Baikalian Lumbriculidae (Oli-gochaeta): evidence for recent explosive speciation. Comparative Cytogenetics. V. 1: P. 71-84.
7. Klishko O. K. (1994) Fenotipicheskie razlichiya po-likhet Manayunkia baicalensis Nusb. iz vodoemov basseynov rek Leny i Amura [Phenotypic differenc-
es of polychaete Manayunkia baicalensis Nusb. From water reservoirs of the Lena and Amur basins]. Doklady Biological Sciences AS USSR. V. 335: P. 116-117.
8. Klishko O. K. (1996) Polikheta Manayunkia baicalensis Nusb. V vodoemah basseinov rek Lena i Amur [Polychaete worms Manayunkia baicalensis in water reservoirs of the Lena and Amur basins]. Izvestiya RAN. № 1: P. 101-105.
9. Kozhov M. M. (1962) Biologiya ozera Baykal [Boilogy of the lake Baikal]. M.: Nauka. 315 p.
10. Kozhov M. M. (1972) Ocherki po Baykalovedeniyu [Essays on the lake Baikal]. Irkutsk. East-Siberian Book publishers. 254 p.
11. Lamakin V. V. (1952) Ushkan'i ostrova i problema proiskhozhdeniya Baykala [Ushkany Islands and the problem of the origin of Lake Baikal]. M.: Geograph-giz. 199 p.
12. Maniatis T., Fritsch E. F., Sambrook J. (1982) Molecular cloning: A laboratory manual. Gold Spring Harbor Laboratory Press. New York. 545 p.
13. Mats V. D., Fudzhii, Sh., Mashiko, K. et al. (2002) K paleogidrologii Baykala v svyazi s neotektonikoy [Paleohydrology of lake Baikal in relation to neotec-tonics]. Russian Geology and Geophysics. V.43 (2): P. 142-154
14. Mats V. D., Ufimtsev G. F., Mandel'baum M. M. et.al. (2001) Kaynozoy Baykal'skoy riftovoy vpadiny: Stro-enie i geologicheskaya istoriya [The Baikal basin in the Cenozoic: structure and geologic history]. Novosibirsk: SB RAS press, branch «Geo». 252 p.
15. Nusbaum J. (1901) Dybowcella baicalensis nov. gen. Ein in Sueswasser lebendes Polychaet. Biol. Ctrbl., V. 21: P. 6-19.
16. Osterman L. A. (1981) Metody issledovani-ya belkov i nukleinovykh kislot. Elektroforez i ul'tratsentrifugirovanie [Methods of study of proteins and nucleic acids. Electrophoresis and ultracentrifuga-tion]. M.: Nauka. 288 p.
17. Peretolchina T. E., Sitnikova T. Ya., Sherbakov D. Yu. (2006) Issledovanie populyatsionnogo geneticheskogo polimorfizma endemichnogo baykal'skogo vida Baica-lia carinata (Mollusca, Caenogastropoda) [Population-genetic polymorphism of endemic Baicalia cari-nata (Mollusca, Caenogastropoda) from lake Baikal]. Ruthenica. V. 16 (1-2): P 105-111.
18. Posada D. (2008) jModelTest: phylogenetic model averaging. Mol. Biol. Evol. V. 25: P. 1253-1256.
19. R Core Team (2013) R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. http://www.R-proj-ect.org
20. Rambaut A. (2006-2012) Tree figure drawing tool. Version 1.4.0. Institute of evolutionary biology. University of Edinburgh. http://tree.bio.ed.ac.uk/
21. Ronquist F., Teslenko M., van der Mark P. et al. (2012) MrBayes 3.2: Efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space. Syst. Biol. V. 61: P. 539-542.
22. Sitnikova T. Ya. (2001) Mnogoshchetinkovye chervi (ANNELIDA: POLYCHAETA) [Polychaete worms (ANNELIDA: POLYCHAETA)]. Index of animal species inhabiting lake Baikal and its catchment area. Editor-in-chief O. A. Timoshkin. V. I. Book 1: P. 428-431.
23. Sitnikova T. Ya., Sherbakov D.Yu., Ogarkov O. B., Sherbakova T. A. (1995) O rodstvennykh vzaimoot-nosheniyakh baykal'skikh poliket [On the phyloge-netic interrelationships of Baikalian polychaets]. The second Vereshchagin Baikal conference, October 5-10. Irkutsk. Novosibirsk: SB RAS press: P. 177-178.
24. Sitnikova T.Ya., Shcherbakov D.Yu., Kharchenko V. V. (1997) O taksonomicheskom statuse polikhet roda Manayunkia (Sabellidae, Fabricinae) iz Baykala [On taxonomic status of polychaetes of the genus Manayunkia (Sabellidae, Fabricinae) from the open lake Baikal]. Russian Journal of Zoology. V 76(1): P. 16-27.
25. Slastnikov G. S. (1940) K nakhozhdeniyu mnogosh-chetinkovogo chervya Manayunkia v basseyne reki Gyda [On the finding of polychaete worm Man-ayunkia in the basin of Gyda river]. Priroda. № 7: P. 76-77.
26. Tajima F. (1989) Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism. Genetics. V. 123: P. 585-595.
27. Takhteev V. V., Snimshchikova L. N., Okuneva G. L. (1993) Kharakteristika donnogo naseleniya glubin-noy zony Baykala [Characteristics of benthic deep zone of lake Baikal]. Russian Journal of Ecology. № 6: P. 60-67.
28. Tamura K., Peterson D., Peterson N. et al. (2011) MEGA5: Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood, Evolutionary Distance, and Maximum Parsimony Methods. Mol. Biol. Evol. V. 28: P. 2731-2739.
29. Tomilov A. A. (1954) Materialy po gidrobiologii glubok-ovodnykh ozer Olekmo-Vitimskoy gornoy strany [Materials on hydrobiology of deep-water lakes of Olekma-Vitim mountain country]. Proceedings of Irkutsk State University, Biological sciences. V. 11: P. 1-86.
30. Vereshchagin G. Yu. (1940) Proiskhozhdenie i istoriya Baykala, ego fauny i flory. [Origin and history of lake Baikal, it's fauna and flora]. Proceedings of Baikal lim-nological station AS USSR. V. X.
31. Wilke T., Schultheib R., Albrecht C. (2009) As time goes by: A simple fool's guide to molecular clock aProaches in invertebrates. Amer. Malac. Bull. V. 27: P. 25-45.
32. Xie W, Lewis P. O., Fan Y. et al. (2011) Improving marginal likelihood estimation for Bayesian phylogenetic model selection. Syst. Biol. V. 60: P. 150-160.
33. Zenkewitsch L. (1935) Über d. Manayunkia (M. polaris) an dem Murman — Küsten. Zool. Anz. B. 199, 718.
C Информация об авторах
Пудовкина Татьяна Анатольевна — инженер. Лаборатория геносис-тематики беспозвоночных. Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук (ЛИН СО РАН). 664033, Иркутск, ул. Улан-Баторская, д. 3. E-mail: [email protected].
Pudovkina Tatyana Anatolyevna — engineer. Laboratory of Molecular Systematics. Limnological Institute, Siberian Division, Russian Academy of Sciences. 664033, Irkutsk, Ulan-Batorskaya St., 3. Russia E-mail: [email protected].
Ситникова Татьяна Яковлевна — д. б. н., с. н. с. Лаборатория биологии водных беспозвоночных. Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук (ЛИН СО РАН). 664033, Иркутск, ул. Улан-Баторская, д. 3.
Матвеев Аркадий Николаевич — д. б. н., профессор, декан. Биолого-почвенный факультет. Иркутский государственный университет. 660003, Иркутск, ул. Сухэ-Батора, д. 5.
Щербаков Дмитрий Юрьевич — д. б. н., заведующий лабораторией. Лаборатория геносистематики беспозвоночных. Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук (ЛИН СО РАН). 664033, Иркутск, ул. Улан-Баторская, д. 3. Профессор биолого-почвенного факультета. Иркутский Государственный университет. 660003, Иркутск, ул. Сухэ-Батора, д. 5. E-mail: [email protected].
Sitnikova Tatyana Yakovlevna — dr., senior researcher. Laboratory of Biology of aquatic invertebrates. Limnological Institute, Siberian Division, Russian Academy of Sciences. 664033, Irkutsk, Ulan-Batorskaya St., 3. Russia
Matveyev Arkadiy Nikolayevich — dr., professor. Head of Department of Biology and Soil Sciences. Irkutsk State University. 660003, Irkutsk, Sukhe-Batora St., 5. Russia.
Shcherbakov Dmitriy Yuryevich — Head of Laboratory of Molecular Systematics. Limnological Institute, Siberian Division, Russian Academy of Sciences. 664033, Irkutsk, Ulan-Batorskaya St., 3. Russia. Professor, Department of Biology and Soil Sciences. Irkutsk State University. 660003, Irkutsk, Sukhe-Batora St., 5. Russia. E-mail: [email protected].
