Российские ученые узнали, как прудовики научились жить в горячих источниках
Процессы, происходившие в организме моллюсков-прудовиков, которые поселились в термальных источниках, изучили зоологи Санкт-Петербургского госуниверситета (СПбГУ) и Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики им. академика Н. П. Лавёрова УрО РАН, 16 мая сообщает пресс-служба СПбГУ.
Улитки-прудовики широко распространены в пресных водоемах. Они питаются растениями, как живыми, так и разлагающейся органикой (детритом), а в некоторых случаях и животной пищей и бактериями.
Живущие в обычных условиях прудовики могут переносить температуру не выше +40 °C, а зимой в умеренном климате погружаются в спячку. Однако в термальных источниках, в которых обитают некоторые виды прудовиков, температура достигает до +100 °C.
В таких источниках, кроме высокой температуры, наблюдается также высокий уровень минерализации воды и дефицит кислорода. Это позволяет прудовикам оставаться активными и размножаться вне зависимости от сезона. При этом в горячих водоемах значительно меньше хищников и конкурентов для этих моллюсков.
Но чтобы успешно существовать в экстремальных условиях, организм в процессе эволюции должен был к ним приспособиться. Выясняя, как происходила такая адаптация, исследователи около 15 лет изучали прудовиков, обитающих на Камчатке, в Байкале, Пым-Ва-Шоре (термальное урочище в Ненецком автономном округе), а также в ряде геотермальных зон Казахстана, Таджикистана, Исландии и Канады.
Ученые СПбГУ, проведя исследование размеров, пропорций строения и форм раковин прудовиков из термальных источников и из других мест обитания, выяснили, что прудовики из источников имеют значительно меньшие, чем у их «соседей» из обычных водоемов, размеры раковин, а у некоторых видов изменилась и форма раковин по сравнению с «нормальными». Так, шесть из исследованных термальных видов стали карликовыми по сравнению с обычными.
Проведенный генетический анализ моллюсков из разных географических зон показал также, что у «термальных» прудовиков произошло накапливание большого число уникальных нуклеотидных замен (мутаций), сообщил завлабораторией макроэкологии и биогеографии беспозвоночных СПбГУ Максим Винарский.
Директор Лавёровского центра член-корреспондент РАН Иван Болотов отметил, что представители класса брюхоногих моллюсков, к которым относится семейство прудовиков, наиболее активно проникают в термальные источники.
Некоторые ученые отнесли популяции «термальных» прудовиков к особым видам, обитающим только в конкретном водоеме. Однако исследование ученых СПбГУ дает основание утверждать, что в термальных источниках проживают не подвиды и не особые виды прудовиков, а экологические расы, то есть популяции того же вида, но имеющие вследствие репродуктивной изоляции различный генофонд, обуславливающий их характерные особенности.
«Это особые внутривидовые образования, возникающие везде, где складываются подходящие условия для жизни. Ареал у прудовиков может быть очень широким, но эти карликовые расы возникают «пятнами“ — там, где есть термальные источники. Мы называем эти расы экологическими, потому что их формирование обусловлено специфической средой обитания. И если подвид — это понятие географическое, то здесь мы имеем дело с проявлениями параллельной эволюции», — пояснил Винарский.
Попав в термальный источник, особи начинают мутировать, приспосабливаясь к новым условиям, происходит генетический отбор, сопровождаемый вспышкой размножения, что позволяют сделать репродуктивные особенности прудовиков: являясь гермафродитами, они для размножения не нуждаются в половом партнере.
При этом повышенная температура воды в горячем источнике обуславливает круглогодичный цикл размножения, ускоряющий отбор. Однако за это новой экологической расе прудовиков пришлось заплатить сокращением жизни.
«Если в зональных водоемах моллюски живут в среднем два года, то термальные — не более года. Через полгода они достигают репродуктивного возраста, не успевая вырасти до стандартных размеров, их жизненный цикл ускоряется», — объяснила ведущий научный сотрудник Лавёровского центра Ольга Аксёнова.
Более коротким циклом жизни объясняется и изменение формы раковины у четырех из шести исследованных видов — достигая полового созревания раньше обычного, они остаются «ювенилизированными» на всю оставшуюся жизнь, и их раковины сохраняют пропорции молодых особей.
Результаты данного исследования ученые опубликовали в научном журнале Diversity. Отметим, предыдущие совместные исследования биологов СПбГУ и Лавёровского центра ознаменовались открытиями новой группы пресноводных улиток в высокогорье Тибетского плато и пяти новых видов и одного рода пиявок в Арктике.
