Молодые ученые Лавёровского центра оценили генетическое разнообразие и ареал утиной беззубки

Многолетнее исследование биогеографии и генетических особенностей популяций пресноводного моллюска Anodonta anatina выполнила команда молодых сотрудников Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова Уральского отделения РАН при участии коллег из Беларуси и Молдовы.

Такое название беззубки получили, поскольку взрослые особи этого рода не имеют замка с системой зубов, створки их раковин закрываются за счет мышц-замыкателей. Anodonta anatina широко распространена в водоемах Евразии. Моллюск обитает в совершенно разных климатических условиях: и в промерзающих водоемах Восточной Арктики, и в водоемах пустынной зоны Азии с жарким климатом. В Европе утиная беззубка встречается фактически повсеместно.

Anodonta anatina играет важную экологическую роль. Беззубки обеспечивают фильтрацию воды, а в их раковинах аккумулируются элементы и соединения из водной среды, включая токсичные и содержащиеся в незначительных объемах выбросов, которые могут переноситься течением. Это позволяет специалистам рассматривать беззубку в качестве чувствительного биоиндикатора, экологического «архивариуса», по состоянию которого можно отслеживать изменения в экосистемах.

В ходе реализации проекта было совершено множество экспедиций, в том числе в труднодоступные районы Сибири и Урала, в бассейн протекающей через территории Ливана, Сирии и Турции реки Эль-Аси (Оронт), и другие регионы Евразии, где находятся локальные популяции.

– Большой объем имеющихся данных позволил охватить практически весь ареал беззубки. Финальная часть исследования была сфокусирована на популяциях, населяющих реки Арктики. Мы провели сбор образцов в бассейнах Северной Двины, Печоры, Таза, Оби, Енисея и Лены с последующим генетическим анализом. Также были использованы нуклеотидные последовательности из международной базы генетических данных NCBI. Все это позволило провести широкомасштабный популяционно-генетический анализ, – отмечает старший научный сотрудник лаборатории молекулярной экологии и биогеографии Лавёровского центра Артём Любас.

Всего было выявлено четыре генетических группы и одна подгруппа утиной беззубки (отмечены на рис. 1). Одна из них населяет Пиренейский полуостров (желтые кружки), другая (отмечена зелеными кружками) – Апеннины и бассейн реки Эбро (северо-восток Пиренейского полуострова). В рамках проекта была описана третья группа, населяющая реки бассейна Азовского моря. Установлены границы ареала наиболее молодой группы – она распространена в Центральной Европе и на полуострове Малая Азия (популяции отмечены на карте голубыми кружками). Также выделено ее ответвление – подгруппа, популяции которой обитают на территориях от Западной Европы до Восточной Сибири и от Скандинавии до Каспийского региона (отмечены кружками темно-синего цвета).

Построенная медианная сеть гаплотипов отражает генетические связи популяций. Она позволяет сопоставлять возраст генетических групп и обосновывать исчезнувшие соединения между пресноводными бассейнами, где живут беззубки, и выявлять соединения этих бассейнов с искусственными каналами.

Интересно, что популяции наиболее молодой подгруппы распространены в водоемах России. Ее юный возраст обусловлен масштабными оледенениями в период позднего плейстоцена (от 10 до 100 тысяч лет назад). Оледенение перекрыло сток рек, а образовавшиеся гигантские ледниково-подпрудные озера обеспечили соединения между водотоками.

Как и другие двустворчатые моллюски семейства унионид утиная беззубка осваивает новые водоемы благодаря глохидиозу – паразитированию личинок (глохидий) на рыбах. Причем в отличие от прихотливой жемчужницы, предпочитающей развиваться на лососевых рыбах, личинки беззубки имеют широкий круг хозяев (чаще всего глохидии анодонты находят на плотве). Все эти факторы способствовали расселению вида в Сибири и Арктике и образованию локальных популяций в труднодоступных районах.

Как отмечает ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной экологии и биогеографии Лавёровского центра Александр Кондаков, построенная схема демонстрирует связи между группами и дивергенцию – наличие в каждой группе отдельных генетических линий. На схеме (рис.2) видно, что свойственный российским водоемам гаплотип беззубки имеет самую разветвленную сеть единичных дивергентных линий с мелкими синими и серыми кружочками. Это и есть локальные популяции, находящиеся в удаленных районах – в верховьях таких крупных рек, как Лена, в бассейнах рек Таз, Урал, Онега.

– На начальной фазе заселения видом территории, как правило, генетическое разнообразие очень низкое. Изолированные «ветки» популяции постепенно накапливают случайные нуклеотидные замены (мутации). Отчасти это свидетельствует о постепенной адаптации к локальным условиям, – объясняет Александр Кондаков.

Масштабный проект был реализован при финансовой поддержке Минобрнауки России и Российского научного фонда (проект РНФ № 21-17-00126). Следующим этапом работы научной группы по беззубке станет изучение динамики накопления ее особями тяжелых металлов и других токсичных элементов и соединений.

Результаты исследования опубликованы в высокоимпактовом научном журнале Diversity .

Отбор моллюсков в водоёме.

Фото Галины Бовыкиной

Беззубка с прикрепившимися к ней дрейссенами.

Фото Ольги Аксёновой