Ученые СПбГУ и Зоологического института РАН изучили генетические особенности животных-мигрантов

Коллектив, в который вошли ученые СПбГУ и Зоологического института РАН, изучил, как изменяется генетический аппарат инвазивных видов. Так называются животные, которые попали на новые территории и быстро распространились там, вытеснив коренных обитателей. Результаты проекта «Комплексное исследование биологических инвазий и антропогенного влияния на экосистемы», поддержанного Российским фондом фундаментальных исследований, опубликованы в European Journal of Entomology и других научных журналах.

Мы стремились установить, каким образом генетические особенности живых организмов могут влиять на их способность к быстрому расселению и как человек воздействует на эволюционные процессы в экосистемах.

Руководитель проекта, профессор СПбГУ Сергей Инге-Вечтомов

Исследование позволит решить ряд экологических проблем, возникающих из-за вмешательства человека в естественное расселение животных. «К примеру, при строительстве олимпийских объектов в Сочи вместе с растениями для озеленения случайно завезли личинок самшитовой огневки. Не имея в этой местности естественных врагов, бабочка за пару лет расселилась по Северному Кавказу и практически уничтожила реликтовые самшитовые леса», — рассказал ассистент кафедры генетики и биотехнологии СПбГУ Олег Тарасов.

Объектами изучения стали три вида животных — божья коровка Harmonia axyridis, байкальский бокоплав Gmelinoides fasciatus и древесная улитка Arianta arbustorum. Все эти организмы способны по эволюционным меркам очень быстро расселяться на новых территориях.

«Иногда люди осознанно переселяют животных — их называют виды-вселенцы — в новую для них местность. Но бывает и так, что стремительное распространение происходит естественным путем. С точки зрения науки важно установить, есть ли у таких видов общие генетические особенности, позволяющие им быстро осваиваться в новых условиях», — объяснил Олег Тарасов.

Первый объект исследования — божью коровку Harmonia axyridis — на европейскую территорию России завезли с Дальнего Востока для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Однако эта божья коровка, ядовитая для многих видов птиц, стала проникать в естественные биоценозы. В результате «захватчики» вытеснили местных афидофагов (животных, питающихся тлей). Чтобы понять, как виду-вселенцу удалось адаптироваться в новых условиях, ученые сравнили его с коренным видом божьих коровок и изучили механизм, регулирующий численность вида, — репродуктивную диапаузу.

«По сути, это сезонное явление, во время которого при сокращении светового дня божьи коровки перестают размножаться. Мы обнаружили, что у автохтонных (коренных) видов этот механизм работает достаточно хорошо, а виды-вселенцы слабее реагируют на освещение», — поясняет профессор СПбГУ Инге-Вечтомов, ссылаясь на исследование профессора Зоологического института РАН Сергея Резника. Такая особенность позволяет видам-вселенцам размножаться быстрее, чем божьим коровкам — «аборигенам».

В конце 1960-х годов при участии человека произошло переселение еще одно вида — бокоплава Gmelinoides fasciatus. Этот рак, обитающий на Байкале, был помещен в акваторию Ладожского озера для увеличения объема корма озерных рыб. Ученые сравнили генетический аппарат видов-вселенцев и байкальских бокоплавов и выяснили, что частота их хромосомных повреждений почти не отличается. Исследователи предполагают два варианта, по которым развивались события: либо новые условия оказались для переселенных видов вполне благоприятными, либо бокоплавы быстро освоились на новом месте, и их генетические различия нивелировались.

Третий исследуемый объект — древесную улитку Arianta arbustorum — никто специально не переселял, но за последние 30 лет этот вид, который в основном обитает в Альпах, распространился на территории Северной Европы и был во множестве замечен даже в Ленинградской области.

«Мы выяснили, что североевропейские улитки практически не отличаются по последовательностям некоторых характерных (маркерных) генов. Скорее всего, это объясняется тем, что произошло расселение одной небольшой популяции. При этом сравнение генов улиток из Северной и Центральной Европы показало, что гаплотип, наблюдаемый на севере, в центральной части имеется в небольшом количестве», — рассказали ученые-генетики, ссылаясь на данные сотрудника Зоологического института РАН Натальи Абрамсон.

Это позволяет сделать вывод о том, что расселение улиток происходило не так стремительно, как считалось ранее. Ученые полагают, что в Северной Европе обитала достаточно старая популяция, которая в последнее время начала активно расселяться. Сопоставив данные об условиях, где улитки предпочитают селиться, и их реальные ареалы, исследователи установили, что в период Ледникового максимума за пределами Альп существовало нескольких регионов с благоприятными условиями для вида. Кроме того, специалисты сделали прогноз о будущем расселении древесных улиток: к 2050 году будет наблюдаться смещение ареала к северу.