Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
Фрисман Любовь Васильевна
Видообразование и систематика грызунов (Rodentia: Sciuridae, Cricetidae, Muridae)
по данным аллозимного анализа
03.00.08 - зоология
03.00.15 - генетика
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Владивосток - 2008
Работа выполнена в лаборатории эволюционной зоологии и генетики
Биолого-почвенного института Дальневосточного отделения Российской академии наук
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, старший научный сотрудник
Назаренко Александр Александрович
доктор биологических наук, член-корреспондент РАН
Воронов Борис Александрович
доктор биологических наук, профессор
Бородин Павел Михайлович
Ведущая организация:
Институт биологии развития
им. Н.К. Кольцова РАН (Москва)
Защита состоится 15 октября 2008 г. в 10 часов на заседании
диссертационного совета Д 005.003.03
при Биолого-почвенном институте ДВО РАН
по адресу: 690022, Владивосток, проспект 100 лет Владивостоку, 159
факс: (4232) 310-193
С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке ДВО РАН
Автореферат разослан л__ августа 2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
кандидат биологических наук Саенко Е. М.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Формализация в рамках иерархической системы классификации, осуществленная К. Линнеем (1758), создала основы для упорядочения биологического разнообразия. Это позволило Ж. Ламарку, Ч. Дарвину, Э. Геккелю и их последователям разработать классификацию биоты, основанную на филогенетических связях, где теория эволюции и систематика представляют собой взаимосвязанные стороны понимания происхождения, развития и современной организации окружающей нас живой природы. Понятие вид, рассматриваемое первоначально только как не изменяющаяся элементарная систематическая единица, оставаясь единицей систематики, приобрело смысл концептуальной единицы эволюции и базовой категории биоразнообразия определенного отрезка времени (Bock, 2004).
Разработанная Э. Майром (1968, 1971) биологическая концепция наиболее полно отражает обе стороны критерия вида (вид - филетическая линия от предков к потомкам, эволюционирующая отдельно от других таких же линий, и вид - представитель биоты конкретного периода времени). Направленная на выявление сущности вида (поддержание целостности хорошо сбалансированных гармоничных генных пулов) биологическая концепция, кроме того, определяет и пути поиска характеристик для выявления диагностических рамок (границ) конкретных видов - таксонов. Для бисексуальных диплоидных организмов, в том числе и рассматриваемых в работе представителей Rodentia, особое место занимают полиморфные кодоминантно наследуемые характеристики, позволяющие не только обнаружить различия таксонов, описать уникальность их геномов, но и исследовать общие эволюционные проблемы.
Именно такими признаками являются множественные молекулярные формы ферментов и других водорастворимых белков, которые активно исследуются после открытия метода зимограмм (сочетание гельэлектрофореза неочищенных тканевых гомогенатов с последующим гистохимическим окрашиванием на специфическую ферментативную активность) - первого метода генетического исследования на молекулярном уровне.
С первых работ (Harris, 1966; Hubby, Levontin, 1966) стало ясно, что анализ множественных молекулярных форм дополняет, расширяет и преобразует понимание микроэволюционных процессов, которое было достигнуто при исследовании надмолекулярных (морфологических, кариотипических и др.) характеристик и вносит существенный вклад в построение таксономической системы. Актуальным является всестороннее изучение уровня, характера белковой изменчивости и дифференциации у широкого спектра форм разной биогеографической принадлежности, экологии и эволюционной судьбы.
Реальная сложность процессов возникновения видов в природе предполагает многообразие моделей видообразования и картин дивергенции. Территория Евразии представляет собой уникальную природную лабораторию для исследования эволюционных преобразований ее биоты, а выбранные представители Sciuridae, Cricetidae и Muridae: суслики - Spermophilus, бурундук - Tamias, лесные полевки - Myodes, серые полевки - Microtus и домовые мыши - Mus поставляют обширный спектр форм для изучения внутривидовой географической изменчивости и генетической дифференциации в процессе своего эволюционного становления. В то же время более чем 200-летняя история их морфологического описания не привела к единому мнению по вопросам таксономии и систематики ряда форм ни на внутривидовом, ни на межвидовом уровнях. Поэтому актуальным является привлечение аллозимных маркеров для решения и этих задач.
Несмотря на стремительный прогресс молекулярной биологии, приведший к разработке широкого спектра методов анализа ядерной и митохондриальной ДНК, аллозимы продолжают оставаться востребованными генными маркерами. Причинами их использования являются огромная производительность метода зимограмм, позволяющая получить сведения о генотипическом составе популяций любых видов, причем каждый индивид легко может быть охарактеризован по нескольким десяткам генных локусов. Многообещающей для объяснения эволюции отдельных таксонов представляется возможность комбинированного использования метода высокого разрешения (секвенирование гена) и широкого охвата (географический анализ распространения электрофоретических фенотипов выявленных генных мутаций).
Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение закономерностей генетической дивергенции (уровня и характера генетической дифференциации) для таксонов и филетических линий грызунов с различающимися спектрами таксономических и биогеографических характеристик.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи.
1. На примере Spermophilus, Tamias (Sciuridae) исследовать внутривидовую генетическую дифференциацию широкоареальных материковых видов, межвидовые различия палеарктических таксонов.
2. На примере дальневосточных Cricetidae исследовать генетическую дифференциацию в условиях островной изоляции для фоновых и эндемичных видов (Myodes), а также в интродуцированных островных популяциях с известным возрастом изоляции (Microtus).
3. На примере дальневосточных Microtus - для которых можно предположить инициирующую роль хромосомных перестроек в видообразовании - рассмотреть особенности внутривидовой и межвидовой аллозимной дифференциации морфологически близких, но кариотипически различающихся таксонов.
4. Изучить аллозимную дифференциацию Mus musculus. На основе исследования белкового полиморфизма провести ревизию систематики фауны домовых мышей территории бывшего СССР. На основе литературных и собственных данных реконструировать схему заселения домовой мышью Евразии, в том числе территории бывшего СССР.
5. Для всех исследованных форм сформулировать таксономическую гипотезу с учетом полученных данных.
Научная новизна. В результате выполненных исследований изучена внутри- и межвидовая генетическая изменчивость 31 вида представителей 5 родов из 3 семейств грызунов. Для Spermophilus brevicauda, S. pallidicauda, разнохромосомных форм S. suslicus, Tamias sibiricus, Myodes rex, M. sicotanensis, Microtus maximowiczii, M. mujanensis, M. evoronensis, а также Microtus oeconomus Курильского архипелага и Mus musculus территории бывшего СССР это сделано впервые. Выделены три последовательных уровня генетической дифференциации, общих для представителей рассматриваемых семейств: уровень внутривидовой дифференциации, дифференциация эволюционно-молодых таксонов, как правило, дискуссионного таксономического ранга и дифференциация species bona. Тем самым показано, что видообразование шло по градуалистическому пути (кроме хромосомно полиморфных видов Microtus).
Теоретическое положение о возможности хромосомного видообразования (Воронцов, 1960; White, 1968) нашло реальное подтверждение в аллозимном исследовании хромосомно полиморфных дальневосточных видов рода Microtus maximowiczii, M. evoronensis, M. mujanensis.
Впервые для Rodentia, обитающих на территории бывшего СССР, проведено подробное исследование геногеографии белковых маркеров у видов с обширными материковыми и островными ареалами: Spermophilus undulatus, S. parryi, Tamias sibiricus, Myodes rutilus, M. rufocanus, Microtus oeconomus, M. maximowiczii, Mus musculus. Картины геногеографии отражают широкую представленность двух противоположных направлений эволюционного процесса: накопление различий между популяциями изолированных или пространственно разобщенных частей ареала и размывание дифференциации в результате вторичного контакта и последующей гибридизации (интрогрессии). Обнаружены и исследованы: в западном и южном Прибайкалье зона гибридизации западной и восточной групп подвидов длиннохвостого суслика, в северном Приамурье обнаружена зона гибридизации северной и южной групп популяций красной полевки, на территории юга Дальнего Востока России - зона гибридизации синантропных форм домовой мыши musculus и castaneus. Показано гибридное происхождение популяций домовой мыши Тувы, южных районов Читинской области.
Результаты исследования популяций небольших островов Курильской гряды предполагают значимость эффекта основателя, дрейфа генов и наличия свободных экологических ниш для начальных этапов дифференциации.
Обнаружено, что между обширными изолированными системами популяций формирование значимого уровня дифференциации может не происходить в течение длительного промежутка времени, превышающего десятки тысяч поколений (восточные изоляты длиннохвостого суслика; изоляты Myodes rutilus, M. rufocanus островов Сахалин, Хоккайдо и прибрежных материковых территорий).
Показана возможность использования аллозимных характеристик для дифференциации видовых форм Spermophilus, Myodes, Microtus, Mus Палеарктики. Уточнены спорные вопросы их систематики. Подтверждены различия видового ранга у Spermophilus mayor, S. erythrogenys sensu stricto, S. pallidicauda, S. brevicauda; S. suslicus и S. odessanus; Myodes rufocanus, M. sikotanensis и M. rex. Обнаружены различия видового ранга у западной и восточной групп популяций Spermophilus undulatus. Показана необходимость повышения статуса Microtus maximowiczii gromovi c подвидового до вида Microtus gromovi.
На основании дифференциации по аллозимным характеристикам проведена ревизия систематики домовой мыши бывшего СССР. Обосновано существование на данной территории трех видов рода Mus: M. musculus, M. macedonicus и M. spicilegus. Пересмотрены их ареалы. Выдвинута и обоснована гипотеза о центре и направлениях расселения синантропных форм домовой мыши.
Положения, выносимые на защиту.
1. Внутривидовая и межвидовая структура аллозимной изменчивости и дифференциации адекватно отражает процесс и этапы эволюции таксона.
2. Аллозимные характеристики эффективны для решения таксономических задач на уровнях видов и подвидов Spermophilus, Tamias, Myodes, Microtus, Mus и выяснения истории формирования их ареалов.
3. Соотношение кариологической и аллозимной дифференциации может служить характеристикой эволюционной судьбы таксонов.
Теоретическое и практическое значение работы заключается в применении полученных данных в практике систематики и разработке актуальных проблем микроэволюции. Полученные данные использованы в ряде определителей и сводок по млекопитающим. Исследование геногеографии широкоареальных видов сусликов и аллозимное описание домовой мыши бывшего СССР оказались полезными для многих исследователей, о чем можно судить по довольно частому их цитированию. Внесенные уточнения в систематику грызунов следует учитывать в лекционных курсах по систематике млекопитающих, в чеклистах и определителях. Наши работы могут являться базой для сравнительных оценок при изучении этих групп Rodentia новыми молекулярно-генетическими методами
Таксономические исследования сусликов, полевок и домовых мышей практически значимы, т.к. эти грызуны являются компонентами многих биоценозов, в том числе и переносчиками особо опасных инфекций.
Апробация результатов. Результаты работы доложены на 1-м (Москва, 1974), 5-м (Рим, 1989), 9-м (Саппоро, Япония, 2005) Международных конгрессах по млекопитающим; на 14-м Международном генетическом конгрессе (Москва, 1978); на 2-м (Москва, 1978), 3-м (Москва, 1982), 4-м (Москва, 1985), 5-м (Москва, 1990), 6-м (Москва, 1999) съездах Всесоюзного териологического общества; на 5-м (Саратов, 1980), 7-м (Свердловск, 1988) Всесоюзных совещаниях по грызунам; на 5-м съезде ВОГИС (Москва, 1987); на 2-м симпозиуме по экологической генетике млекопитающих (Лодзь, Польша, 1994); на ежегодном совещании Японского общества маммологов (Саппоро, Япония, 1997); на 6-й Международной конференции Грызуны и Пространство (Хайфа, Израиль, 1998); на 1-м Международном симпозиуме по популяционной, эволюционной и экологической генетике животных (Владивосток, 1995); на Международном симпозиуме Современные подходы в популяционной, эволюционной и экологической генетике (Владивосток, 1998); на Международной конференции Эволюция, генетика, экология и биоразнообразие (Владивосток, 2000), на Международном симпозиуме Вид и генетическое разнообразие диких животных восточной Азии (Хайяма, Япония, 2000); на 4-ом (Брно, Чехословакия, 2003) и 5-м (Сиена, Италия, 2007) Европейских конгрессах по млекопитающим; на Сибирской зоологической конференции (Новосибирск, 2004), на Международной конференции Современные проблемы биологической эволюции (Москва, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 79 работ..
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 11 глав, заключения, выводов и списка цитированной литературы. Работа изложена на 301 странице, включает 59 таблиц и 37 рисунков. Список цитированной литературы состоит из 356 работ, в том числе 144 иностранных.
Благодарности. Мне хотелось бы выразить искреннюю признательность моему учителю Николаю Николаевичу Воронцову, оказавшему большое влияние на выбор области интересов и мою мировоззренческую позицию, глубокоуважаемым коллегам-соавторам, а также участникам многочисленных экспедиций, без которых это исследование было бы невозможным.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В рамках диссертационной темы в аллозимное исследование были вовлечены представители 31 вида 5 родов, трех семейств (Sciuridae, Cricetidae, Muridae) грызунов Палеарктики. Для
2726 экз. грызунов из 273 географических точек экспериментальный анализ материала проведен автором. Конкретный объем этого материала (список видов и перечень выборок) представлен в 11 таблицах главы.
Для выявления генетической изменчивости использовался электрофорез белков в крахмальном геле или на целлюлозо-ацетатных пластинках с последующей окраской гелей и пластинок для выявления специфичной активности. Применялись буферные системы, условия электрофоретического разделения и методы окрашивания по Poulic, 1957; Kristiansson, 1963 в модификации И.И. Фомичевой; Серов и др., 1977; Selander et al., 1971; Pasteur et al., 1988. В работе рассматривались до 26 интерпретационных локусов, кодирующих ферменты и неферментные белки следующего списка: лактатдегидрогеназа (LDH), малатдегидрогеназа (MOR), малик энзиим (MOD), -глицерофосфатдегидрогеназа (GPD), 6-фосфоглюконатдегидрогеназа (PGD), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (G6PD), изоцитратдегидрогеназа (IDH), сорбитолдегидрогеназа (SDH), ксантиндегидрогеназа (XDH), фосфоглюкомутаза (PGM), супероксиддисмутаза (SOD), аспартатаминотрансфераза (AAT), лейцинаминопептидаза (LAP), эстеразы (Es), гемоглобин и некоторые белки спектра общего белка плазмы крови.
Статистическая обработка экспериментальных данных осуществлялась стандартными методами вариационной математической статистики и специализированными методами, разработанными для анализа результатов электрофоретических исследований. При этом использовалось соответственно, стандартное и специализированное программное обеспечение. В главе приведено подробное описание используемых методов.
Построение дендрограмм проводилось на основе матрицы расстояний (генетических дистанций) методом попарного внутригруппового невзвешенного среднего (UPGMA) и на основе представленности аллельных вариантов методом ближайших соседей (NJ) с помощью специализированных пакетов прикладных программ BIOSYS-1 (Swofford and Selander, 1981) и PHYLIP 6,3 (Felsenstein, 1997).
Раздел 1. БЕЛКОВЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ЭВОЛЮЦИОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ И ПОСТРОЕНИЙ СИСТЕМАТИКИ У НАЗЕМНЫХ БЕЛИЧЬИХ Marmotinae Pocock, 1923 (Rodentia, Sciuridae) ПАЛЕАРКТИКИ
Идеальным объектом для исследования эволюционных изменений, сопровождающих процесс видообразования, является род, в пределах которого существует достаточно большое число разнокачественных видов - от видов с незавершенной морфологической дивергенцией до несомненных species bona. Желательно, чтобы были представлены различные структуры видовых ареалов: а) по размерам - от локальных до обширных, б) по внутривидовой подразделенности - от сплошных до системы изолятов, разделенных непреодолимыми географическими барьерами, и
в) по взаимоположению ареалов различных видов - аллопатрические, парапатрические и т.д. Род Spermophilus Cuvier, 1825 соответствует всем вышеперечисленным требованиям и поэтому является ключевым объектом настоящего исследования.
Несмотря на то, что суслики относятся к наиболее интенсивно исследуемым группам животных и их морфологическая дифференциация находится под пристальным вниманием исследователей уже почти два века, сформировались противоречивые представления о числе и границах систематических единиц. Различными авторами в Палеарктике было выделено от 6 до 15 видов. Для внесения ясности в таксономию данной группы возникла необходимость привлечения иных, неморфологических дискриминирующих характеристик. Настоящий раздел посвящен описанию степени и характера белкового полиморфизма в палеарктических таксонах Spermophilus и сопоставлению уровней их генетической и морфологической дифференциации.
Глава 2. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ДЛИННОХВОСТОГО СУСЛИКА (Spermophilus undulatиs Pallas, 1778) КАК РЕЗУЛЬТАТ ДИВЕРГЕНЦИИ В УСЛОВИЯХ ОБШИРНОГО ПАЛЕАРКТИЧЕСКОГО АРЕАЛА
Глава открывается подробным описанием ареала, основанным на кадастрово-справочной карте (Межова, Фрисман, 1984). Ареал характеризуется огромной протяженностью от Джунгарского Алатау на западе до Приамурья на востоке и от Якутии на севере до Монголии на юге, и значительной прерывистостью, т.е. наличием большого числа изолированных участков, из которых два крупных краевых - один на западе, а другой на севере.
Анализ литературных данных морфометрических и морфотипических признаков демонстрирует значимое отличие восточных подвидов S. u. menzbieri Ognev, 1937 и S. u. jacutensis Brandt, 1943 от западных S. u. stramineus Obolensky, 1927, S. u. eversmanni Brandt, 1841.
Географическая изменчивость встречаемости электрофоретических вариантов сывороточного белка трансферрина (Trf) показывает заселение огромных пространств популяциями со сходными (Западнаяентральная Сибирь) или идентичными (Забайкалье, Якутия, Приамурье) генотипами (Воронцов, Фрисман и др., 1978). В Прибайкалье нами обнаружена гибридная зона, где совместно встречаются аллели популяций различающихся регионов, в том числе и в гетерозиготном состоянии (рис. 1).
Рис. 1. Геногеография трансферринов длиннохвостого суслика
В главе рассматривается геногеография 14 локусов. Три из них трансферрин, альбумин (Alb) и постальбумин (Postalb) показывают полное различие аллельного состава в популяциях западного и восточного регионов и гибридный характер прибайкальских популяций (Фрисман, Воронцов, 1989). Анализ 25 локусов обнаружил значимый уровень дифференциации (см. табл. 1.) между западной и восточной формами.
Сопоставление геногеографической изменчивости и внутривидовой системы показывает, что подвидовой характер цветовых различий между S. u. stramineus и S. u. eversmanni, формирующих западную группу популяций, не подтверждается данными электрофореза белков, а морфологически различающиеся голоценовые изоляты восточной группы (S. u. intercedens Ognev, 1937, S. u. jacutensis и S. u. menzbieri), судя по результатам исследования 25 локусов, генетически близки. S. u. undulatus Pallas, 1773, объединяющий гибридную зону и соседние популяции, гетерогенен по признакам различных уровней. Отличительной чертой популяций гибридной зоны является неоднозначный результат определения их подвидовой принадлежности при привлечении нескольких характеристик: морфологических, морфотипических, иммунологических, генетических, хорошо работающих при разделении популяций западной и восточной частей ареала.
Заключительный параграф главы посвящен истории становления ареала вида. Данные палеонтологии показывают, что в Восточной Азии длиннохвостый суслик пережил эпохи нескольких оледенений (Ербаева, 1970; Вангенгейм, 1977). Палеогеографические, палеоэкологические (Adams, 1997) и генетические данные позволяют предположить длительный период разделения ареалов западной и восточной форм. Вырубка лесов и прокладка дорог, по-видимому, явилась тем антропогенным фактором, который привел к вторичному контакту в районах Предбайкалья и юго-западного Забайкалья и появлению гибридной зоны.
Глава 3. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ БЕРИНГИЙСКОГО СУСЛИКА (Spermophilus parryi Richardson, 1925)
Формирование ареала S. parryi в большой степени связано с историей Берингии, что привлекает особое внимание к исследованию его внутривидовой изменчивости и дифференциации.
Изложение главы начинается с описания подвидового состава и ареала вида, который простирается от долины р. Яна в Евразии до Северо-Западной территории Канады.
Для исследования геногеографической изменчивости нами привлекались 14 интерпретационных локусов. Наиболее полные и интересные данные получены по сывороточному белку трансферрину, для которого к началу нашего исследования уже была известна геногеография в неарктической части ареала, что предоставляло возможность рассмотреть эволюционную историю вида в целом.
В палеарктической части ареала большинство рассматриваемых выборок оказались полиморфны по двум аллелям - Trf-6 и Trf-7. Лишь выборки восточной оконечности п-ова Чукотка оказались практически мономорфными по Trf-7 (рис. 2). В главе приводится изложение
Рис. 2. Геногеография трансферринов берингийского суслика
статистического исследования, показавшего плавный клинальный характер увеличения частоты аллеля Trf-7 от Верхоянья и п-ова Камчатка к п-ову Чукотка (Vorontsov, Frisman et al., 1980). Полученные данные по временным изменениям частот аллелей в некоторых популяциях не искажают картины клинальной изменчивости (Воронцов, Фрисман и др., 1983).
В популяциях неарктической части ареала Trf-6 и Trf-7 пространственно разобщены (Nadler, Hoffman, 1977). Генетическая дифференциация неарктических подвидов на арктическую и субарктическую формы сопровождается дифференциацией по морфологическим признакам, тогда как в Палеарктике представлена слабая клинальная изменчивость морфологических характеристик. Географическая изменчивость в популяциях неарктической части ареала берингийского суслика предполагает примат изоляционного и миграционного факторов в ее возникновении, тем самым подтверждая их значимость и в евразийских популяциях. Согласно палеонтологическим данным во время Сартанского оледенения берингийский суслик уже заселял Аляску (Repenning et al., 1964) и северо-восток Евразии (Виноградов, 1948). Благодаря существованию Канадского ледникового щита ареал берингийского суслика в Неарктике в то время представлял собой несколько изолированных участков, один из которых Берингийским мостом суши соединялся с евразийской частью ареала. Кажется возможным, что гомозиготизация по Trf-7 популяций п-ова Чукотка, о-ва Св. Лаврентия и юга п-ова Аляска имеет общие корни по своему происхождению в Берингийском рефугиуме. То есть 10 тыс. лет изоляции после возникновения Берингова пролива не привели к значимым различиям в морфологии (Чернявский, 1976) и не изменили их единообразия по рассматриваемому генетическому маркеру.
Западные (азиатские) границы Берингийского моста, в отличие от восточных (алясканских), в ледниковые периоды не были наглухо закрыты. Существовали межледниковые коридоры, соединяющие Берингийскую часть суши с остальной Азией. Однако эти коридоры в достаточно продолжительные периоды могли быть закрыты экологическими барьерами, такими как болотистые территории, препятствовавшие продвижению обитателей открытых пространств. Иными словами, в возникновении современной картины клинальной изменчивости встречаемости вариантов трансферрина в палеарктической части ареала значимое место мог занимать вторичный голоценовый контакт между изолятом Берингийского моста, гомозиготным по Trf-7, и основным массивом, по-видимому, изначально полиморфным по Trf-6 и Trf-7. Складывается впечатление, что первоначальное заселение палеарктической части ареала произошло полиморфными по Trf-6 и Trf-7 вселенцами.
Результаты генетического исследования длиннохвостого и арктического сусликов предполагают, что современные картины внутривидовой изменчивости формировались в течение не одного десятка тысяч лет. Определяющим фактором современных картин их внутривидовой дифференциации является динамика крупных изолирующих барьеров последнего ледникового цикла, приведшая в голоцене к объединению изолированных частей ареалов.
Глава 4. ВНУТРИВИДОВАЯ ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ СУСЛИКОВ ЮГА ВОСТОЧНОЙ ЕВРОПЫ И ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Ареалы сусликов этого региона парапатрические, либо разделены речными преградами. Существующие представления о числе и объеме таксонов зачастую противоречивы.
Крапчатый суслик Spermophilus suslicus Guldenstaedt, 1770 S. suslicus обитает на территории центральной и западной частей Европейской равнины. Внутривидовая морфологическая изменчивость этого вида проявляется в незначительных изменениях признаков в направлении север - юг (Громов, Ербаева, 1995). Вид представлен двумя хромосомными формами. Первая с 2n=36 распространена на запад от р. Днепр, а вторая с 2n=34 обитает на восток от Днепра до Волги (Воронцов, Ляпунова, 1970; Орлов и др., 1969; Кораблев, Ляпунова, 1996). Аллозимное исследование показало, что 10 из 25 интерпретационных локусов полиморфны. Для 6 из них не обнаружено ни значительной изменчивости, ни существенной дифференциации сравниваемых кариотипических форм. Два локуса показывают мозаичную картину распределения общих аллелей. Хромосомные формы различаются аллельным составом двух белков - Alb и Trf (Фрисман и др., 1999). Существующее подразделение крапчатого суслика на две кариотипические формы сопровождается дифференциацией этих форм на аллозимном уровне при большом сходстве популяций внутри каждой из форм. Такой результат предполагает постепенное накопление аллозимных различий между исследуемыми формами, что допускает достаточно длительный период раздельной эволюции их филетических линий. Современный временной срез этих линий наиболее полно соответствует понятию потенциальные виды, предлагаемому Э. Майром (Mayr, 1996) для различающихся аллопатричных таксонов. По правилам приоритета, крапчатые суслики правобережья Днепра должны рассматриваться как S. odessanus Nordman, 1840, а левобережья - как S. suslicus sensu stricto Guld, 1770.
Малый S. pygmaeus Pallas, 1778 и кавказский горный S. musicus Menetries, 1832 суслики. Ареал малого суслика протяжен от среднего Приднепровья на западе до районов Целинограда, Караганды и западных окраин Муюнкума и Бетпак-Далы на востоке. Кавказский горный суслик - обитатель северных склонов центральных частей главного Кавказского хребта. Неопределенность таксономического ранга горного суслика обусловлена его слабыми морфологическими отличиями от малого суслика. различия Между S. рygmaeus и S. musicus обнаружены различия по характеристикам черепа (Голубев и др., 1976), строению отдельных хромосом (Воронцов и Ляпунова, 1969) и локализации гетерохроматина (Кораблев, 1983). Различия лево- и правобережных популяций малого суслика, при сходстве последних с S. musicus, показаны при исследовании контрольного фрагмента С региона мтДНК (Ермаков и др., 2006) и по признакам звукового сигнала извещающего об опасности (Никольский и др., 2007).
Аллозимное сравнение горного суслика с малым сусликом левобережья Волги показало дискриминирующее различие этих форм только по одному локусу (Trf) при близком их сходстве либо идентичности по 24-м локусам. Ранее по этому белку были обнаружены подобные различия между горным сусликом и малым сусликом правобережья (Nadler et al., 1974). Судя по шкале относительной подвижности вариантов трансферринов, разработанной Ч. Надлером с соавторами (1974) для Spermophilus, право- и левобережные выборки малого суслика имеют различающиеся варианты Trf.
Существующий объем данных позволяет предположить самостоятельные эволюционные линии для трех изолятов: горный суслик и два изолята малого суслика, разделенные р. Волга.
Определенность оценки таксономического ранга этих форм может быть достигнута лишь при выяснении уровня их репродуктивной изоляции. Таксономическая интерпретация еще более осложнена тем фактом, что малый суслик способен вступать в гибридизацию даже с представителями, несомненно, самостоятельных видов. Так, на правом берегу Волги известны гибриды с крапчатым сусликом (Денисов, 1961), а на левобережье - с большим сусликом (Бажанов, 1944; Формозов, Никольский, 1986).
Суслики группы major. Группа major объединяет большого, краснощекого и бледнохвостого сусликов, которые заселяют степные и полупустынные биотопы от Волги до Внутренней Монголии и от Новосибирской области до Синьцзяна. На огромных пространствах внутри указанной территории суслики отсутствуют. Фактически ареал представляет собой серию больших и малых изолятов, разделенных веером крупных географических и экологических барьеров. В настоящее время не существует единого мнения ни о числе, ни об объеме видов в этой группе. На основании анализа морфологических характеристик выделяют либо один вид S. major Pallas, 1779 (Бобринский и др., 1965; Кузнецов, 1975), либо два вида: S. major, включающий erythrogenys Brandt, 1841 в ранге подвида, и S. pallidicauda Satunin, 1903 (Ognev, 1947; Ellermann, Morrison-Scott, 1951) или S. major и S. erythrogenys, включающий pallidicauda как подвид (Громов и др., 1965), либо три вида: S. major, S. erythrogenys и S. brevicauda, Brandt, 1943 (=intermedius Brandt, 1944) с подвидом S. b. pallidicauda (Огнев,1947; Слудский и др., 1969). На основе различий в хромосомных наборах последний был выделен в самостоятельный вид S. pallidicauda (Орлов и др., 1978).
Исследование 25 интерпретационных локусов проводилось нами на примере трех групп выборок из северо-западной (Ульяновская и Саратовская области), южной (Казахстан) и юго-восточной (Монголия) частей ареала группы major (Кораблев, Фрисман и др., 2003). Кроме того, рассматривались выборки северо-восточной (Новосибирская обл.) и центральной (Павлодарская обл.) частей ареала. Четыре из десяти полиморфных локусов имели общие аллели во всех рассматриваемых таксонах. Как правило, этот аллель был основным или единственным в каждой из выборок. По Hb, G6pd, Alb, Trf, эстеразе плазмы-1 (Es-1), эстеразе гемолизата-1 (Es-g-1) географически близкие выборки имели сходное распределение аллелей. Между географически разобщенными группами выборок обнаружено отсутствие общих аллелей, что не позволяет объединять представителей группы major в составе единого вида S. major.
Много разногласий вызывал вопрос о расположении границы между большим и краснощеким сусликом. Наиболее спорна видовая принадлежность сусликов Тоболо-Иртышского междуречья. Результаты нашего биохимического исследования позволяют утверждать, что Тоболо-Иртышское междуречье заселяют суслики, близкие к южно-казахстанской форме, т.е. граница проходит по р. Тобол.
Большинство систематиков рассматривают большого и краснощекого сусликов в качестве самостоятельных видов, несмотря на широкую гибридную зону на стыке их ареалов. Аллозимное сравнение S. major с S. erythrogenys sensu lato показало фиксацию различий по Es-1, высокие частотные различия по Trf. Тем самым биохимические данные указывают на самостоятельность филетической линии S. major по отношению к S. erythrogenys sensu lato. Более значим уровень дифференциации, обнаруживаемый при сравнении S. major с выборками S. erythrogenys sensu lato отдельных регионов: северо-востока (S. e. erythrogenys), юга (S. e. pallidicauda), юго-запада (S. e. brevicauda). Фиксация различий касается 2-5 локусов, а состав таких локусов меняется от таксона к таксону.
Аллозимный анализ показывает отсутствие общих аллелей для 3 локусов у сусликов из северных и южных территорий, тем самым подтверждая правомочность представлений С.И. Огнева и А.А. Слудского о выделении S. brevicauda в качестве самостоятельного вида. Видовой статус короткохвостого суслика (brevicauda) подтверждается и данными исследования цитохрома b мтДНК (Ермаков и др., 2002).
Для сусликов Монголии и Казахстана не обнаружено фиксированных различий ни по одному из исследованных локусов. Однако для двух локусов (Es-g-2 и Trf) сходство ограничивается лишь общими редкими аллелями.
Таксоны группы major имеют уровень аллозимной дифференциации, равный или превышающий дифференциацию между разнохромосомными формами крапчатого суслика, между горным и малым сусликом и между западной и восточной формами длиннохвостого суслика. Генетические (аллозимные и кариологические) различия подтверждают правомочность наиболее дробного подразделения, а именно, выделение в качестве единиц современного биоразнообразия самостоятельных таксонов S. mayor, S. erythrogenys, S. brevicauda и S. pallidicauda. В то же время очевидно, что процесс видообразования в данной группе не завершен. Дифференциация между геномами по морфологическим и генетическим характеристикам произошла, но процесс формирования репродуктивной изоляции незакончен. Подтверждение тому - существование широкой гибридной зоны между большим и краснощеким сусликами. Однако повышенная эмбриональная смертность и существенная диспропорция в половой структуре гибридов (Стариков, Жилин, 1999), несомненно, указывает на присутствие элементов их репродуктивной (постзиготической) изоляции.
Глава 5. АЛЛОЗИМНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ, ГЕНЕТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ И СИСТЕМАТИКА СУСЛИКОВ РОДА Spermophilus ПАЛЕАРКТИКИ
В данной главе основное внимание уделено описанию характера межвидовой аллозимной дифференциации палеарктических Spermophilus, рассматриваются спорные вопросы систематики и эволюционная история рода.
Межвидовая дифференциация. В исследование межвидовой аллозимной дифференциации, кроме рассматриваемых выше видов, были включены S. fulvus Lichtenstein, 1825, S. citellus Linnaes,1766, S. xanthoprimnus Benneth, 1825, S. relictus Kashkarov, 1823 и S. dauricus Brandt, 1844, т.е. практически все (за исключением S. alaschanicus Buchner, 1888) палеарктическиe виды рода Spermophilus. Большая часть исследованных локусов (16 из 26), показала фиксацию альтернативных аллелей в выборках, принадлежащих к разным видам. Число таких локусов между сравниваемыми парами видов изменяется от 1 до 13. Генетические дистанции (по Nei, 1978) таксонов видового ранга изменяются от 0,06, что соответствует уровню подвидовых различий, до 0,712 величина, приближающаяся к максимальным значениям этого показателя, известного для грызунов (Фрисман, Павленко, 1987). Парапатрические и викариирующие виды обладают меньшими значениями дистанций, чем аллопатрические, пространственно разобщенные. В главе проводится сравнение генетической дифференциации на популяционном, подвидовом и видовом уровнях. Особое внимание уделяется формам спорного таксономического ранга.
Табл. 1. Генетическая дивергенция Spermophilus Палеарктики
Группы сравнения | Число пар сравнений | Размах значений генетических дистанций D (Nei, 1978); среднее значение (довер. интервал) | Число дискри-минирующих окусов (из 26) | |
1 | Популяции | 21 | 0-0,053; 0,017 (0,006) | 0 |
2 | Подвиды | 13 | 0,004-0,085; 0,037 (0,011) | 0 |
3 | species bona (=лхорошие виды) | 139 | 0,162- 0,712; 0,386 (0,023) | 2-13 |
Спорные таксоны (виды - группы подвидов?) | ||||
4 | S. odessanus - S. suslicus | 16 | 0,081- 0,165; 0,115 (0,011) | 2 |
5 | Таксоны группы major | 56 | 0,064-0,276; 0,164 (0,016) | 0-4 |
6 | S. musicus - S. pygmaeus | 2 | 0,06 | 1 |
7 | S. undulatus запад - восток | 2 | 0,191-0,197; 0,194 | 2 |
8 | S. undulatus - S. parryi | 2 | 0,355-0,360 | 8 |
9 | S. citellus ЦS. xanthoprymnus - S. relictus - S. dauricus | 9 | 0,24 Ц0,614; 0,423 (0,069) | 5-7 |
Анализ аллозимной дифференциации обнаруживает у палеарктических Spermophilus разные этапы процесса становления и развития видов (Frisman, Korablev, 2000). Наименьший уровень различий характеризует популяции и географически близкие подвиды (строки 1-2 табл. 1). Пары генетически близких видов: S. suslicus и S. odessanus, S. pygmaeus и S. musicus, - с дискриминирующими аллозимными характеристиками, несомненно, представляют собой независимые филетические линии, однако, в силу аллопатричности ареалов, их таксономический ранг в настоящее время не определяется однозначно. Следуя Э. Майру (1996) мы рассматриваем их как потенциальные виды. Таксоны надвидовой группы majorи географические формы
S. undulatus представляют собой иной пример. Настоящее время - это период проверки защищенности геномов членов групп генетически, и не только генетически, различающихся и ранее независимо эволюционировавших. Уровень аллозимных различий S. citellus, S. хanthoprymnus, S. relictus, S. dauricus, объединяемых некоторыми систематиками в единый вид S. citellus, сопоставим с таковым в группе хорошие виды, что несомненно указывает на самостоятельный видовой ранг рассматриваемых таксономических форм. Арктический и длиннохвостый суслики - виды с незавершенной дифференциацией морфологических различий - также характеризуются высоким уровнем аллозимной дифференциации.
Эволюционная история рода по результатам генетических исследований. Современный сценарий палеонтологических реконструкций происхождения мировой фауны сусликов предполагает, что суслики колонизировали Евразию в миоцене (Black, 1972; Qui, 1991). Суслики трибы Citellini на Евразийском континенте известны с фаун позднего виллафранка (2,5 млн. лет) (Агаджанян, 2005).
Накопленные к настоящему времени генетические данные, дополняя друг друга, создают достаточно стройную схему эволюции Spermophilus. Большой размах значений межвидовых генетических дистанций предполагает неодинаковый эволюционный возраст исследуемых таксонов, т.е. несколько вспышек видообразования. Наиболее близкая к нашему времени разделение эволюционных линий pygmaeus - musicus; odessanus - suslicus; brevicauda - pallidicauda. К этому же периоду относится дивергенция географических форм длиннохвостого суслика.
Схема кариологической дивергенции рода, предложенная Н.Н. Воронцовым и Е.А. Ляпуновой (1970), касается более раннего, по-видимому эоплейстоценового, этапа эволюции рода. Эта схема предполагает одну общую эволюционную линию для современных 36-хромосомных видов: S. pygmaeus - S. musicus - S. major - S. erythrogenys - S. fulus - S. relictus - S. dauricus. Биохимические данные включают в эту эволюционную линию S. suslicus. Именно к этой эволюционной линии относится и недавно отделившиеся 34-хромосомные S. odessanus и S. pallidicauda. Аллозимное отличие S. relictus relictus может определяться структурой его ареала, обуславливающей более быструю скорость эволюции в заоблачных островных системах, и не противоречит включению этого таксона в филетическую линию 36 хромосомных видов. Самостоятельность линии citellus Ц хanthoprymnus подтверждается как кариологическими так и аллозимными данными.
Согласно кариологической схеме, S. undulatus и S. parryi формируют независимые линии, включенные в эволюционные группы северо-американских таксонов. Результаты исследования одного из локусов мт генома - полной последовательности цитохрома b (Harrison et al., 2003) согласуются с таким выводом. Подтверждая независимость эволюционных линий S. undulatus и S. parryi биохимические данные неожиданно объединяют последнего в единую эволюционную линию с S. dauricus. Несколько обособленное положение S. dauricus по отношению к 36-хромосомным палеарктическим видам показано и в выше обозначенном исследовании мт ДНК.
Глава 6. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ АЗИАТСКОГО БУРУНДУКА Tamias sibiricus Laxmann., 1769 (RODENTIA, SCIURIDAE)
Tamias sibiricus населяет территорию от северо-востока европейской части России до Тихоокеанского побережья Азии. Представлен изолятами на островах Сахалин, Кунашир и Хоккайдо. Все исследователи отмечают спорность как объема, так и состава 5-6 описываемых подвидов бурундуков, которые различаются друг от друга лишь по варьирующим цветовым признакам (Огнев, 1940; Формозов, 1928; Зубчанинова, 1962; Телегин, 1969). Оценка генетического сходства по 17 локусам показывает генетическую близость 6 выборок пространственно разобщенных локалитетов, подтверждая крайне слабое отличие подвидов сибирского бурундука друг от друга (Фрисман и др., 1984). По каждому из 3 полиморфных локусов один и тот же основной аллель встречается во всех выборках. Уровень генетической дивергенции подвидов сибирского бурундука сопоставим с таковым восточных подвидов длиннохвостого суслика и географически близких популяций остальных исследованных видов сусликов. Эти данные предполагают, что заселение бурундуком обширного ареала вслед за продвижением лесов на север после последнего оледенения происходило из одного рефугиума. При этом времени, прошедшего после данного события, не хватило для возникновения сколько-либо значимой генетической дифференциации подвидов этого высокоподвижного и обладающего относительно стабильной динамикой численности вида. Как не хватило времени и для возникновения генетической дифференциации между восточными подвидами длиннохвостого суслика, разделенными лесными массивами голоценового периода.
Исследование белкового полиморфизма наземных беличьих позволило рассмотреть формирование геногеографической изменчивости на обширных просторах северной и умеренной зон Евразии у Spermophilus, обитателей открытых пространств, и Tamias sibiricus, населяющих зону лесов. В то же время среди рассматриваемых наземных беличьих в островные системы распространяются лишь ареалы берингийского суслика и сибирского бурундука. Островная изоляция в несколько тысяч лет не оказала значимого влияния на внутривидовую дифференциацию этих видов.
Раздел 2. ГЕНОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ В УСЛОВИЯХ ОСТРОВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ НА ПРИМЕРЕ ПОЛЕВОК РОДОВ Microtus SHRANK, 1738, Myodes PALLAS, 1811 (CRICETIDAE) ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ
В геологическом прошлом колебания уровня океана, обусловленные неотектоническими процессами и крупными оледенениями приводили к значимым изменениям очертаний восточной окраины евразийского материка. Во времена регрессий уровня океана некоторые из ныне существующих островов входили в состав материка либо соединялись мостами суши между собой. Все эти изменения не могли не отразиться на генетической структуре видов, заселяющих данную территорию. Известный возраст островных изолятов позволяет рассматривать зависимость генетической дифференциации от времени изоляции. Для описания формирования генетической дифференциации в процессе островной изоляции привлечен Cricetidae, имеющий наиболее массовое представительство (как по масштабам распространения, так и по таксономическому составу) в дальневосточной островной фауне грызунов. Анализ изменчивости и генетической дифференциации 5 таксонов: Microtus oeconomus Pallas, 1776, Myodes rutilus Pallas, 1779, M. rufocanus Sundevall, 1846, Myodes sikotanensis Tokuda, 1935, M. rex Imaizumi, 1971 проводится по единой схеме. Рассматривается геногеографическая изменчивость. Определяется степень накопления генетических различий в ряду: а) популяции различных частей одного и того же острова б) популяции, разделенные длительно существующими морскими преградами, в) подвидовые формы, представленные выборками из популяций, разделенных значительным расстоянием.
Глава 7. ГЕНОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПОЛЕВКИ-ЭКОНОМКИ Microtus oeconomus Pallas, 1776 КУРИЛЬСКИХ ОСТРОВОВ
На Дальнем Востоке Евразии полевка-экономка распространена от побережий Северного Ледовитого океана до северных районов Хабаровского края, обитает на п-ове Камчатка, Северных Курилах. Широко распространена она и по Центральным Курильским островам. Согласно запискам купца Г. Шелихова (Шелихов, 1971) и сведениям С.В. Клумова (Клумов, 1960), полевка-экономка появились на Центральных Курилах в конце девятнадцатого века. Исходным материалом для заселения послужили популяции Cеверных Курильских островов: Парамушира и Шумшу. Следовательно, возраст изоляции популяций полевки-экономки Курильских островов лишь слегка превышает 100 лет. Северные Курильские острова и Камчатка были разделены проливами около 10 тысяч лет тому назад (Велижанин, 1976; Безверхий и др., 2002). Таким образом, полевка-экономка предоставляет уникальную возможность наблюдения за самыми ранними этапами островной дифференциации природных популяций, а также возможность оценки уровня генетической дифференциации популяций при известном времени их изоляции. Для характеристики генетической дифференциации использовалось сравнение изменчивости по 24 интерпретационным локусам популяций 10 островов Курильской гряды (Шумшу, Парамушир, Атласова, Онекотан, Харимкотан, Шиашкотан, Матуа, Расшуа, Кетой, Симушир), полуострова Камчатка и Магаданской обл. В главе приводится подробное описание географической изменчивости каждого из обнаруженных полиморфных локусов. Типичной картиной геногеографической изменчивости Pgd, Ldh-2, Idh-1, Pgm, Mod-1, Sod-1, Sod-2, Es-3 является мономорфность большинства выборок (островных и материковых) по одному и тому же аллелю, который в то же время является основным и в полиморфных выборках. Дополнительные варианты распределены мозаично. Лишь один локус (Es-1) и только в двух популяциях (окр. г. Магадан и о-в Онекотан) показывает смену основного аллеля. Суммарный набор уникальных аллелей в интродуцированных популяциях Центральных Курильских островов оказался выше, чем в популяциях Магаданской обл., п-ова Камчатка и Северных Курил. Присутствие уникальных аллелей в популяциях Центральных Курил, по-видимому, является первым шагом дивергенции островных популяций. При формировании популяций Центральных Курильских островов несомненно большое значение имели эффект основателя и дрейф генов. Тем не менее можно предположить, что увеличению аллельного разнообразия способствовало заселение новых территорий и освоение большого числа свободных ниш, что происходило на Центральных Курильских островах (Фрисман и др., 2003).
Cреднее значение величин дистанций D (Nei, 1978), наблюдаемых между популяциями одного и того же острова, статистически достоверно ниже наблюдаемых при межостровных сравнениях. Однако статистическая достоверность не подтверждается при использовании хордовых дистанций и дистанций Превости. Этот же тест указывает на высокую вероятность равенства средних дистанций Превости и хордовых, обнаруживаемых при сравнении изолятов п-ова Камчатка и островов Курильского архипелага. Эти данные являются подтверждением принадлежности популяций полевки-экономки п-ова Камчатка и Курильских островов к единому подвиду M. о. kamtschaticus Pallas, 1779. Сравнение межподвидового (M. o. koreni Allen, 1914 и M. o. kamtschaticus) и внутриподвидового (M. o. kamtschaticus) среднего значения генетических дистанций показало статистически достоверное (с вероятностью более 0,99) превышение величины первого над вторым. Данный вывод получен при анализе трех рассматриваемых дистанций.
Полученные оценки аллозимной дифференциации полевки-экономки п-ова Камчатка и Курильских островов, наряду с известными оценками возраста изоляции островов, предоставили возможность определить возраст расхождения камчатской и магаданской популяций как 0,14x106 лет, что не противоречит представлениям отечественных териологов о заселении п-ова Камчатка полевкой-экономкой в позднем плейстоцене (Костенко, 2000).
Глава 8. ВЛИЯНИЕ ОСТРОВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ И ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РАЗОБЩЕННОСТИ НА АЛЛОЗИМНУЮ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЮ ФОНОВЫХ И ЭНДЕМИЧНЫХ ВИДОВ ЛЕСНЫХ ПОЛЕВОК Myodes Pallas 1811(=Clethrionomys Tilesius, 1850) ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ
Myodes rutilus Pallas, 1779. У красных полевок с территории, охватывающей п-ов Камчатка, юг Магаданской обл. (M. r. jochelsoni J. Allen, 1903), острова Хоккайдо, Сахалин (M. r. mikado Thomas, 1905) и побережье Татарского пролива (M. amurensis Schrenck, 1858), по большинству полиморфных локусов (Ldh-1, Ldh-2, Mor-2, Mod-1, Mod-2, Mod-3, Xdh, Pgd, Sdh, Gpd, Lap и Trf) во всех выборках присутствовал один и тот же основной (с р>0,5) аллель, а географическая изменчивость проявлялась в локализации дополнительных аллелей (Фрисман и др., 2002). Наиболее значимая геногеографическая изменчивость - смена основных аллелей между северной (Магадан и Камчатка) и люжной (острова и побережье Татарского пролива) группами популяций - была обнаружена по гемоглобину и G6рd.
Суммирование собственных и литературных данных геногеографии гемоглобина показывает, что в северную группу входят популяции Аляски, Северо-Востока России, Якутии и Среднего Амура. В люжную группу объединяются популяции Амурского лимана, материкового побережья Татарского пролива, восточных отрогов Сихотэ-Алиня и островов Сахалин, Хоккайдо, Большой Шантар ((Nadler et al., 1978; Коробицына и др., 1983; Курышев, 1990; Фрисман и др., 2001). Можно предположить, что существующая картина сложилась, по меньшей мере, до отделения о-ва Сахалин от материка, т.е. более 7 тыс. лет тому назад. Древним географическим барьером между северной и люжной формами, по-видимому, являлась долина пра-Амура, включающая в себя территорию современной Эворон-Чукчагирской впадины. При изменении русла появилась возможность соединения ареалов северной и люжной форм и как результат, возможность появления гибридных популяций. Такая популяция обнаружена нами в окрестностях оз. Эворон.
Несмотря на достаточно пеструю картину распределения дополнительных аллелей, присутствие одного и того же аллеля в качестве основного или единственного определяет невысокий уровень дифференциации популяций внутри люжной и северной групп при более высоком уровне дифференциации между группами (D (Nei, 1978) от 0,007 до 0,026 и 0,115 соответственно). Аллозимные данные подтверждают выделение М. r. jochelsoni и родство красных полевок островов Хоккайдо, Сахалин, Б. Шантар, Амурского лимана и восточных склонов Сихотэ-Алиня тем самым показывая комплексный характер М. r. amurensis. В состав этого подвида, кроме представителей люжной гемоглобиновой группы (обитатели о-ва Большой Шантар, Амурского лимана и востока Приморья), включены популяции, принадлежащие к северной гемоглобиновой форме. Комплексный состав М. r. amurensis обнаружен В.А. Костенко (2000) на основании различий по морфологическим показателям тела и черепа. Иная картина изменчивости обнаружена М. Ивасой с соавторами (Iwasa et al., 2002) при анализе мт генома. Они объединяют в единую группу полевок п-ова Камчатка (M. r. jochelsoni) и о-ва Сахалин (M. r. amurensis) и выделяют в самостоятельную филетическую линию полевок о-ва Хоккайдо (M. r. micado).
M. rufocanus Sundervall, 1846. У красно-серой полевки островов Сахалин, Итуруп, Полонского, Хоккайдо (С. ruf. smithi Tomas, 1905), п-ова Камчатка и окрестностей г. Магадан (M. ruf. wosnessenskii Poliakov, 1881), так же как и у красной полевки, по большинству полиморфных локусов (Mor-2, Mod-1, Mod-2, Pgd, Gpd, Lap, Alb и Trf) во всех выборках присутствовал один и тот же основной аллель, а географическая изменчивость проявлялась в мозаичной локализации дополнительных аллелей. Два локуса показывают более высокий уровень географической изменчивости. По Es-4 обнаружена фиксация различных аллелей в островных популяциях. Mod-3 показывает отличие популяций Магадана и Камчатки от всех остальных. Значения несмещенных генетических дистанций 0,007-0,115 оказались рамочными и для внутривидовой генетической дифференциации M. rufocanus. Наиболее значимые различия обнаруживается между островными и пространственно удаленными от них (Магадан, Камчатка) популяциями.
Результаты аллозимного анализа согласуются с подвидовым разделением красно-серой полевки (по: КаталогЕ, 1981; Громов, Ербаева, 1995) в части объединения в единый подвид популяций северо-востока Азии, включая Камчатку, и выделения единого подвида для островных изолятов. Согласуется такое разделение и с результатами кариологического анализа (Воронцов и др., 1978). Еще одно подтверждение такому подразделению получено М. Ивасой и др. (Iwasa et al., 2000) при исследовании Sry гена, расположенного на Y хромосоме. По результатам секвенирования авторы сгруппировали дальневосточных красно-серых полевок в две формы - континентальную и островную (Сахалин - Хоккайдо).
Близость уровней внутривидовой генетической дифференциации красной и красно-серой полевок в рассматриваемых островных системах предполагает одновременность (в эволюционном смысле) заселения этими видами данного региона. Изолированное существование лесных полевок на островах в течение 7 тыс. лет (отделение Сахалина от материка) и 10 тыс. лет (Сахалина от Хоккайдо) не привело к статистически достоверному превышению величины аллозимной дифференциации популяций разных островов по сравнению с дифференциацией популяций различных частей о-ва Сахалин.
M. sikotanensis Tokuda, 1935 и M. rex Imaizumi, 1971. Шикотанская полевка, описана М. Токудой (1941) с о-ва Шикотан позднее сведена им же в синоним красно-серой полевки M. rufocanus bedfordiae, Tomas, 1905, а затем восстановлена с первоначальным названием M. sikotanensis (Бобринский и др., 1965). В.А. Костенко и Т.В. Алленова (1978, 1990) отнесли сахалинскую форму к номинальному подвиду M. s. sikotanensis Tokuda, 1935. Запутанность таксономических взаимоотношений sikotanensis - rufocanus усугубляется присутствием описанного с о-ва Риcири и обитающего на о-ве Хоккайдо M. rex. Imaizumi, 1971. Если К. Ота (Ota, 1954) прямо придерживается взглядов М. Токуды (Tokuda, 1941) и сводит M. sikotanensis в синоним к M. ruf. bedfordiae, то Абе (Abe, 1968, 1973, 1973a) говорит о двух формах красно-серой полевки: Д-форме M. sikotanensis и М-форме M. rufocanus, - указывая, что они образуют на о-ве Хоккайдо по морфологии и экологии отчетливые локальные вариации, и считает, что шикотанская полевка должна быть сведена в синоним к M. rex (Study Е, 1984; Abe, 2000). M. rex представлен как самостоятельный вид в сводке Г. Корбета (Corbet, 1978), однако другие авторы (Aimi, 1980; Павлинов, Россолимо, 1987) рассматривают его в составе M. rufocanus. Филогенетические исследования вариаций ядерной (рибосомальной) и митохондриальной ДНК показали, что M. rex и M. rufocanus представляют собой независимые филетические линии, разошедшиеся в раннем плейстоцене (Wakana et al., 1996), а наблюдаемые различия позволяют рассматривать их в качестве сестринских видов.
Наши исследования (Фрисман и др., 2002) показали, что как M. rex, так и M. sikotanensis имеют фиксированные различия по двум локусам (Xdh, и Trf) с M. rufocanus и по 6 локусам (Trf, Idh (-1, -2), Aat-1, Mod-2, Es-1) с M. rutilus, т.е. ведут себя как единое целое по отношению к рассматриваемым видам. В то же время, эндемичные таксоны различались между собой намного более чем островные популяции каждого из этих фоновых видов. Эндемики не имеют ни одного общего аллеля лейцинаминопептидазы. Кроме того, из обнаруженных у них 5 полиморфных локусов у двух локусов основной аллель полиморфного таксона не выявлен у другого таксона. Для Mod-3 в выборках представлены различные основные аллели. Аллозимная UPGMA дендрограмма (рис. 4) отражает подразделенность северной и люжной региональных групп популяций красной полевки и иллюстрирует видовой ранг различий M. rufocanus, M. sikotanensis и M. rex.
M. rutilus и M. rufocanus являются фоновыми экологически пластичными видами. На рассматриваемой части ареала они демонстрируют, как и Spermophilus parryi и Tamius sibiricus, достаточно распространенную картину геногеографической изменчивости популяций шельфовых островов, когда в последних представлены и наиболее широко распространены те же аллели полиморфных локусов, что и в близлежащих материковых. Несмотря на тысячи поколений раздельного существования явных показателей дифференциации между островными филетическими линиями не выявлено, хотя по отдельным локусам отмечается мозаичный характер распределения аллельных вариантов.
В свою очередь, ареалы M. sikotanensis и M. reх разбиты на изолированные участки, приуроченные к небольшим островам - Кунашир, Шикотан, Ришири, Дайкоку - либо к ограниченным участкам территории больших островов - Сахалин и Хоккайдо. Эти популяции более подвержены действию генетико-автоматических процессов, поэтому накопили значимые генетические различия. Наблюдаемый уровень различий отражает существование раздельных филетических линий, т.е. быструю эволюцию малых популяций.
Предлагается гипотеза последовательных волн миграций, по которой M. sikotanensis и M. rex являются потомками более ранней волны заселения островов. Существуют общие онтогенетические и морфологические характеристики зубов, по которым M. sikotanensis и M. rex выделяются среди остальных Myodes. К таким признакам относятся сроки формирования корневой системы зубов - родовая характеристика, подразделяющая Myodes и Eothenomys Miller, 1896. Как показано Е. Кавамурой (Kawamura, 1988), эволюция полевок Японского архипелага в период средний - поздний плейстоцен шла по пути утраты корнезубости. По данной характеристике эндемичные формы занимают промежуточное положение между современными Myodes и Eothonomys. У них корневая система зубов формируется на поздних стадиях онтогенеза. Возможно, что на примере M.sicotanensis и M.rex мы наблюдаем промежуточную стадию подобного эволюционного процесса у первой волны мигрантов Myodes, тогда как у M. rutilus и
M. rufocanus, заселивших острова в более позднее время, данные эволюционные изменения не обнаруживаются.
Далее в главе проводится сопоставление данных по внутривидовой аллозимной дифференциации М. rutilus, М. rufocanus, M. oeconomus. Минимальный уровень различий характеризует популяции одного и того же острова полевки-экономки. Дифференциация популяций лесных полевок северныхи южных частей о-ва Сахалин несколько выше, а для красной полевки, судя по несмещенным генетическим дистанциям, статистически достоверно выше. У всех видов дифференциация между островными изолятами слегка превышает различия популяций одного острова. Эти превышения достоверны для полевки-экономки, где рассматривались выборки животных из трех бухт о-ва Симушир. Превышения не достоверны для фоновых видов лесных полевок, где рассматриваются популяции о-ва Сахалин. Дифференциация островных изолятов красной и красно-серой полевок несколько выше, чем у полевки-экономки. Эти различия для красной полевки статистически достоверны. Более значимые генетические дистанции характеризуют подвидовой уровень, представленный, с одной стороны, островными выборками, а с другой, пространственно удаленными - материковыми. То есть, как и у большинства материковых видов, в том числе и рассматриваемых в разделе 1 Spermophilus, обнаруживается параллелизм в накоплении морфологических и аллозимных различий в процессе дифференциации. Однако картина может меняться, когда в эволюционный процесс вклинивается хромосомный фактор. Именно такая ситуация рассматривается в следующем разделе диссертации.
Раздел 3. Глава 9. АЛЛОЗИМНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ РОЛИ ХРОМОСОМНОГО ФАКТОРА В ЭВОЛЮЦИОННОЙ ИСТОРИИ ТАКСОНА (НА ПРИМЕРЕ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫХ СЕРЫХ ПОЛЕВОК РОДА MICROTUS Schrank, 1798
Градуалистический тип видообразования предполагает постепенный процесс накопления морфологических, кариологических, молекулярно-генетических поведенческих и других различий, в том числе и по признакам, обеспечивающим репродуктивную изоляцию. На генетическом уровне хорошей иллюстрацией такого процесса являются результаты аллозимных исследований, показывающие увеличение уровня генетической дифференциации от внутривидового к межвидовому уровню. Именно такой тип видообразования широко представлен в рассматриваемых выше Spermophilus и Myodes. В середине прошлого века было предложено понятие внезапного (стасипатрического) или хромосомного видообразования (Воронцов, 1960; White, 1968). Стремительность начальных этапов хромосомного видообразования не предполагает заметных различий других генетических, в том числе аллозимных, характеристик. Накопление значимых аллозимных различий при хромосомном видообразовании может возникать лишь в случае длительного самостоятельного существования разошедшихся форм. Иными словами, соотношение кариологической и аллозимной дифференциации может служить характеристикой эволюционного пути группы. И действительно, среди различающихся хромосомными характеристиками видов-двойников известны пары с минимальными величинами молекулярно-генетических (аллозимных) различий (Фрисман, Павленко, 1987), что соответствует представлению об их недавнем (в эволюционном смысле) возникновении. Однако ситуация неоднозначна, т.к. известны кариотипически различающиеся виды-двойники, обладающие при этом достаточно высоким уровнем молекулярно-генетических различий, что не отрицает их возникновения за счет преобразований кариотипа, но отодвигает в отдаленное прошлое факт его осуществления. Зачастую кариотипические различия обнаруживаются между аллопатрическими таксонами. Если они сопровождаются даже небольшим уровнем различий по другим признакам, то невозможно определить первичность влияния хромосомного либо географического факторов. Так, кариотипические отличия Spermophilus odessanus от S. suslicus, а S. pallidicauda от S. brevicauda могут быть как причиной, так и следствием процесса видообразования, как и обнаруженные нами и описанные в разделе 1 их аллозимные различия.
Тем не менее хромосомное видообразование (по меньшей мере, его начальные этапы) предполагает несостоятельность или недостаточность морфологических характеристик для видовой диагностики и высокую продуктивность методов сравнительной кариологии. Именно такая ситуация наблюдается среди видов серых полевок подрода Microtus. Начиная со второй половины прошлого столетия, на основании кариологических данных в пределах подрода был описан ряд новых видов крайне слабо различающихся морфологически. В составе надвида
M. arvalis Pallas, 1778 обнаружены хромосомно дифференцированные виды-двойники (Мейер и др., 1969) M. arvalis sensu stricto (2n=46) и симпатричный ему на значительной части ареала
M. rossiaemeridionalis Ognev, 1924 (=M. epiroticus Ongrias, 1966; = M. subarvalis Mejer, Orlov, Skholl, 1972 (2n=54)). С территории Муйской котловины в Северном Забайкалье описана муйская полевка (2n=38; NFa=46-50) - M. mujanensis Orlov et Kowalska, 1975 (Орлов, Ковальская, 1978). Из окрестностей озера Эворон в Хабаровском крае описана эворонская полевка (2n=38-40; NFa=51-54) - M. evoronensis Kowalska et Sokolov, 1980 (Ковальская, Соколов, 1980). Лишь опираясь на кариологические данные, удалось поставить точку в дискуссии о видовой обособленности дальневосточной (2n=52; NFa=62) M. fortis Buchner, 1889 и сахалинской (2n=50; NFa=60) M. sachalinensis Vasin, 1955 полевок (Мейер, Волобуев, 1974) и о видовой самостоятельности полевки Максимовича (2n=36-44; NFa=50-60) - M. maximowiсzii Schrenk, 1893. (Ковальская, 1974; Ковальская, 1977; Ковальская и др.,1980; Мейер и др., 1996).
В данной главе на основе сопоставления внутри- и межвидовой аллозимной дифференциации оценивается роль хромосомного фактора в эволюционной истории кариотипически дифференцированных дальневосточных серых полевок.
M. maximowiczii. Полевка Максимовича обитает в припойменных лугах лесной зоны от Забайкалья до Приамурья и северных районов Хабаровского края. Заселяет районы северной Монголии и Северо-Восточного Китая. Данная территория представляет собой область сложной геоморфологической структуры, где ареал вида представляет собой кружевную структуру, включающую серии изолятов и полуизолятов. На российской части ареала выделяются три подвида. В Забайкалье описан M. m. ungurensis Kastschenko, 1913, на территории Амурской обл. и Хабаровского края - M. m. maximowiсzii. M. m. gromovi Vorontsov, Boeskorov, Ljapunova et Revin, 1988 в настоящее время известен выборками из двух географических точек.
Кариотипически высокополиморфная полевка Максимовича оказалась достаточно полиморфной и на аллозимном уровне. В выборках M. m. ungurensis и M. m. maximowiсzii полиморфны следующие 12 (из 23) локусов: Aat-1, Sod-1, Pgd, Mod-2, Idh-1, Gpd, G6pd, Pgm, Sdh, Alb, Hb и Trf. В выборках M. m. ungurensis центральных (Унгудун) и южных (Кыра) районов Забайкалья, с почти не перекрывающимися значениями 2n, распределение аллелей большинства локусов сходны. Также сходны между собой и распределения аллелей полиморфных локусов в популяциях из двух рассматриваемых географических районов Приамурья (M. m. maximowiсzii). Пространственно разобщенные M. m. ungurensis и M. m. maximowiczii различаются более весомо. Максимальные различия в этом случае обозначены сменой основного аллеля.
Аллозимные различия, обнаруженные между M. m. gromovi и остальными подвидами M. maximowiсzii, наиболее значимы и касаются трех маркеров. По Mod-2 и Gpd нет общих аллелей у M. m. gromovi и остальных M. maximowiсzii. Третьим высоко различающимся белком является гемоглобин. Электрофоретический фенотип гемоглобина M. m. gromovi обнаружен только у 2 из 82 экземпляров остальных M maximowiсzii.
Уровень внутриподвидовой дифференциации M. maximowiczii (табл. 2) сопоставим с уровнем дифференциации внутри M. fortis pelliceus Tomas, 1911 и рассмотренных ранее (глава 7) изолятов M. oeconomus kamtschaticus десяти островов Курильской гряды и п-ова Камчатка. Дивергенция подвидов M. m. ungurensis - M. m. maximowiсzii несколько выше и вписывается в размах значений генетических дистанций между M. o. koreni с M. o. kamtschaticus.
M. oeconomus, M. fortis, M. sachalinensis, M. maximowiczii. Эти виды, наряду с хромосомной, характеризует значимый уровень межвидовой аллозимной дифференциации. Для всех сравниваемых пар видов обнаруживаются локусы, не имеющие общих аллелей. Минимальный набор диагностических локусов (только Trf) обнаружен при сравнении M. fortis с M. maximowiczii. Наибольший набор - 5 локусов - обнаружен для островного M. sachalinensis при его сравнении с M. fortis и M. m. gromovi (Фрисман, Коробицына, 2004).
Таблица 2. Аллозимная дифференциация дальневосточных Microtus
Сравниваемые группы | Величины дистанций; среднее значение; (доверит. интервал) | Число диагности-ческих локусов | |
1 | Географические выборки M. m. ungurensis | 0,016 | 0 |
2 | Географические выборки M. m. maximowiсzii | 0,01 | 0 |
3 | Географические выборки M. fortis pelliceus | 0,029 | 0 |
4 | M. o. kamtschaticus | 0 - 0,034; 0,007; (0,002) | 0 |
5 | M. m. ungurensis - M. m. maximowiсzii | 0,04-0,042 | 0 |
6 | M. o. koreni - M. o. kamtschaticus | 0,021-0,053; 0,04;(0.005) | 0 |
7 | M. m. gromovi - остальные M. maximowiсzii | 0,260-0,305; 0,279; (0.026) | 2 |
8 | M. m. gromovi Ц другие дальневосточные виды Microtus | 0,199-0,351; 0.288; (0,046) | 2-5 |
9 | M. fortis - M. sachalinensis - M. maximowiсzii - M. oeconomus | 0,153 Ц0,375; 0,223; (0,032) | 1-5 |
12 | M. maximoviсzii - M. evoronensis - M. mujanensis | 0,016-0,029; 0,023 | 0 |
Эти данные не предполагают внезапного хромосомного видообразования, инициированного в недалеком прошлом. Весьма малая внутривидовая аллозимная дифференциация, при существующем хиатусе между малыми внутривидовыми и значительными межвидовыми дистанциями, позволяет предположить следующее. Если хромосомные перестройки и были пусковым механизмом процесса видообразования в данной группе видов, то событие это столь давнее, что за истекший период успели накопиться аллозимные различия, либо хромосомная дифференциация является не причиной, а следствием (как и аллозимные различия) процесса видообразования. Полученный вывод можно применить и к эволюционной истории видов-двойников M. arvalis - M. rossiaemeridionalis, где межвидовые аллозимные различия также в значительной степени превышают внутривидовые.
Хромосомно-полиморфные M. maximowiсzii, M. evoronensis, M. mujanensis. Кариотипическая вариабельность M. mujanensis и M. evoronensis, обитающих по периферии ареала M. maximowiсzii, практически полностью вписывается в пределы изменчивости хромосомных характеристик последнего, однако видовая обособленность всех трех подтверждена результатами экспериментальной гибридизации (Мейер и др., 1996). Появление M. mujanensis и M. evoronensis, близких полевке Максимовича, могло быть связано с возникновением в краевых популяциях последней хромосомных перестроек, которые изначально играли роль частичной репродуктивной изоляции, но в дальнейшем, оказавшись в условиях территориальной обособленности, закрепились в популяции и привели к формированию новых видов. Если такой сценарий имел место, то, скорее всего, возраст события должен быть сравнительно небольшим. В пользу этого свидетельствуют морфологическое сходство видов, способность смешанных пар давать потомство в F1 (хоть и стерильное) (Мейер и др., 1996), диапазон изменчивости 2n "молодых" M. mujanensis и M. evoronensis, укладывающийся в таковой M. maximowiczii. Уровень межвидовой аллозимной дифференциации хромосомно-полиморфных M. maximowiczii, M. evoronensis, M. mujanensis, эквивалентный уровню внутривидовой дифференциации (табл. 2), не предполагает длительного самостоятельного существования эволюционных линий каждого из этих видов, что, в свою очередь, позволяет рассматривать хромосомные перестройки в качестве пускового механизма их видообразования.
M. maximowiсzii gromovi. Аллозимное исследование M. m. gromovi показывает обособленность генофонда данного таксона от остальных M. maximowiczii по 2-5 локусам. Генетические дистанции между M. m. gromovi и остальными подвидами M. maximowiczii сопоставимы с дистанциями межвидового уровня (табл. 2). Расстояние между точками, откуда известен M. m. gromovi, по прямой составляет приблизительно 800-1000 км. Помимо расстояния эти точки разделены хребтом Джуг-Джур и системой хребтов Алданского нагорья. Необычная для крайне полиморфного вида M. maximowiczii кариотипическая стабильность полевки Громова из двух удаленных (или изолированных) точек служит дополнительным фактором, подтверждающим ее таксономическую обособленность. Отличие полевки окрестностей пос. Аян от остальных M. maximowiczii показано и при исследовании D петли мт ДНК (Haring et al., 2005). Иными словами, отличие полевки Громова от остальных M. maximowiczii обнаруживается на всех привлеченных для исследования уровнях (морфотипы, кариология, исследование белкового полиморфизма и признаков митохондриального генома), что, несомненно, предполагает необходимость повышения ее статуса до видового.
Раздел 4. БЕЛКОВЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ ДОМОВОЙ МЫШИ Mus musculus Linnaeus, 1758: ЭВОЛЮЦИЯ, ЦЕНТРЫ РАССЕЛЕНИЯ, СИСТЕМАТИКА.
Род Mus выделяется среди грызунов обширным географическим и широким биотопическим распространением. Виды этого рода заселяют территорию Африки и Евразии, где они представлены во всех основных типах сред обитания - от тропических лесов до открытых пространств. Особое место занимает домовая мышь Mus musculus Linneus, 1758 - единственный представитель отряда грызунов, имеющий современное всесветное распространение. На основе сравнительного морфологического анализа животных различных регионов земного шара Э. и Г. Шварцы (1943) пришли к выводу, что домовая мышь - это единый политипический вид. Эти исследователи обратили внимание на тот факт, что домовые мыши различаются между собой по уровню их зависимости от человека. Если одни (дикие или аборигенные формы) обычны в природных биотопах, независимы от человека и лишь иногда проникают в его жилища, то другие (синантропные формы) связывают свое существование с человеком, обитают в его постройках и лишь иногда, при благоприятных условиях, выселяются в природные биотопы. Всех домовых мышей Э. и Г. Шварцы разделили на 4 группы. В каждую группу входят один дикий подвид и ряд синантропных, которые возникли в результате перехода данного дикого подвида к синантропизму.
Среди аборигенных подвидов М. m. spretus Lataste, 1883 известен только в диком состоянии, тогда как оставшиеся три, по представлениям Э. и Г. Шварцев, оказались родоначальниками синантропных форм. От М. m. spicilegus Petenyi, 1882 произошел М. т. musculus. От М. m. wagneri Eversmann, 1848 произошли две группы синантропов: восточная, включающая М. т. bactrianus, Blyth, 1846, М. m. castaneus Waterhouse, 1843, и западная (М. m. praetextus Brants, 1827, М. m. brevirostris Waterhouse, 1837, М. m. domesticus Rutty, 1772). Позже
М. m. domesticus и М. m. brevirostris были завезены в Северную и Южную Америку, а М. m. domesticus, кроме того, - в Австралию и Тасманию. От М. m. manchu Thomas, 1809 произошла М. m. molоssinus Temminck, 1845, заселившая Корею, Японию и Курилы. Эта номенклатура домовых мышей и система взглядов на расселение были общепризнанными до обнаружения белкового полиморфизма и разработки методов его исследования.
Глава 10. БИОХИМИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ДОМОВОЙ МЫШИ ЕВРОПЫ
Домовая мышь была одним из первых объектов, привлеченных для анализа биохимической изменчивости в природных популяциях. Исследование, выполненное для обитателей регионов Северной Америки (Selander, Yang, 1969), обнаружило высокий уровень белкового полиморфизма. Была выявлена демовая структура популяций, создающая значительные различия в частотах аллелей на микрогеографическом и отсутствие значимых различий на макрогеографическом уровнях. Затем пик интересов передвинулся в Европу, где к тому времени уже была известна гибридная зона морфологически высоко различающихся подвидов М. m. musculus и М. m. domesticus (Ursin, 1952). Оказалось, что эти подвиды различаются не только морфологически, но и качественным составом аллелей по 6 локусам. Данное открытие стимулировало поток работ по аллозимной идентификации европейских аборигенных и синантропных форм, обзор которых представлен в главе. В результате этих работ обнаружилось, что на территории Европы обитают 3 аборигенных вида домовых мышей: парапатрические виды-двойники М. spicilegus, M. maсedonicus Petrov and Rusic, 1983 и аллопатрический им М. spretus. Синантропные подвиды по уровню генетической дифференциации подразделяются на 2 группы. Различия между М. m. domesticus и М. m. brevirostris Западной Европы, а также Северной Америки имеют частотный характер, т.е. не превышают подвидового уровня. Другую группу представляет М. m. musculus. Учитывая достаточно значительные различия между этими группами и тот факт, что, несмотря на существование зоны гибридизации, не произошло перемешивания их генных пулов, исследователи пришли к выводу, что биохимические формы musculus и domesticus более правильно рассматривать в качестве полувидов, а не подвидов (Hunt, Selander, 1973; Bonhomme et al., 1983).
Данные анализа белков противоречат предположению Шварцев о происхождении М. m. musculus в результате развития способности к синантропному образу жизни у М. m. spicilegus.
М. m. musculus и М. spicilegus имеют раздельные генофонды. В то же время синантропные М. m. musculus и М. m. domesticus хотя и различаются достаточно сильно, репродуктивно не изолированы. Стало понятно, что предка формы musculus следует искать там же, где и родоначальника формы domesticus, т.е. в азиатской части континента. Это исследование было начато Ф. Бономом с соавторами (Bonhomme et al., 1984), которые провели биохимическое картирование 8 форм домовых мышей Евразии - 3 аборигенных (spretus из Испании, macedonicus из Греции, spicilegus из Румынии) и 5 синантропных: musculus из Румынии, domesticus из Израиля, bactrianus из Афганистана, castaneus из Индонезии, molossinus из Японии. Были выявлены разделяющие аллозимные маркеры и обозначены 5 биохимических групп евразийских синантропных домовых мышей: Mus1 domesticus, Mus2A musculus, Mus2B mollosinus, Mus2C castaneus, Mus5 bactrianus. Отсутствие четких критериев для выделения таксонов азиатских домовых мышей, а также ясного представления о таксономической весомости предлагаемых маркеров оправдало обращение к понятию биохимическая группа. Тем не менее обнаруженные дискриминирующие аллозимные маркеры определяли направление дальнейших исследований. Однако в этой работе рассматривались лишь представители западных и крайних восточных районов Евразии. Вся остальная территория Евразии являлась белым пятном на карте распространения и систематики подрода Mus.
Нашей задачей был анализ аллозимной изменчивости домовых мышей территории России и прилежащих стран для проведения ревизии систематики и рассмотрения истории расселения синантропных форм.
Глава 11. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ДОМОВОЙ МЫШИ ТЕРРИТОРИИ БЫВШЕГО СССР
Районы круглогодичного обитания домовой мыши в природных биотопах России и прилежащих стран приурочены к южным и отчасти умеренным районам восточной Европы, Кавказу и Закавказью, республикам Средней Азии, Казахстану, южным районам Сибири (Прилуцкая, 1989). Именно здесь можно было надеяться обнаружить несколько видов Mus.
В начале главы приводятся результаты аллозимного исследования домовых мышей Молдавии. Обнаружено, что для идентификации синантропных и курганчиковых мышей этой территории перспективно рассматривать 6 белковых локусов: Es-D (арилэстераза), Idh-1, Sod-1, Es-1, Es-2 и Es-4 (Фрисман и др., 1989). Последние 5 описаны в качестве диагностических для разделения M. musculus и M. spicilegus Румынии (Bonhomme et al., 1984). Учитывая географическую и фаунистическую близость Молдавии и Румынии, мы предположили, что основные аллели белков M. musculus Молдавии идентичны обнаруженным Ф. Бономом с соавторами у Mus2A Румынии, а основные аллели белков курганчиковой мыши Молдавии идентичны таковым M. spicilegus Румынии. Таким образом обнаруженные маркерные белки позволили нам идентифицировать Mus территории бывшего СССР (Frisman et al., 1990).
Сравнительный анализ белков у зверьков из 113 пунктов от Молдавии и Эстонии до Дальнего Востока России показал, что среди 26 рассматриваемых локусов изменчивы 18: Idh-1, Sod-1, Aat-1, Pgd, Ldh-1, Ldh-2, Mod, Mor-1, Mor-2, Pgd, Hbb, Sdh, G6pd, Es-1, Es-2, Alb, Trf, Es-D.
Исследованные нами животные Украины, Эстонии, Московской обл., Нижнего Поволжья и Калмыкии оказались Mus2A - musculus.
Географическое положение и история миграций человека предполагают существование на территории Кавказа и Закавказья нескольких форм домовых мышей, как аборигенных, так и синантропных. Хотя в нашем распоряжении было только 5 малочисленных выборок из этого региона, даже этот материал подтверждает присутствие здесь представителей нескольких биохимических групп и таксономических форм домовой мыши. Спектр вариантов диагностических белков (Idh-1-a, Sod-1-a, Est-l-b и Alb-c) указывает на то, что белобрюхие и относительно короткохвостые мыши относятся к M. macedonicus. Выборки Северного Кавказа (г. Грозный) и п-ова Апшерон принадлежали Mus2АЦmusculus. Крупные, дымчатосерые длиннохвостые мыши имели маркерные варианты, типичные и для Mus1 (Idh-l-a, Est-l-b), и для Mus2А (ldh-1-b, Sod-1-b, Hbb-p), т.е. являлись гибридами этих двух форм. Присутствие характеристик domesticus и musculus в Закавказье показано и при исследовании мтДНК (Prager et al., 1996).
Неопределенность в описании таксономии домовых мышей стран Средней Азии обусловлена тем, что с севера сюда подходит ареал синантропного Mus2A - musculus, с юга Ц
Mus5 - bactrianus. С юго-запада, из-за Каспийского моря, подходит ареал аборигенного Mus macedonicus (Orsini el al., 1983). Большая часть исследованных нами выборок этого региона была за десятки километров от человеческого жилья. Однако, судя по вариантам маркерных белков, таким как Idh-1-b, Sod-I-a, Aat-I-a и Hbb-p, все животные принадлежат Mus 2А-musculus.
В некоторые районы юга Сибири заходят северные границы ареалов ряда видов монгольской фауны. В рассматриваемых выборках мышей севера Убсу-Нурской котловины (Тува) юга Бурятии и юга Читинской обл. спектр большинства маркеров, например, таких как Hbb, Es-2, Es-D, не отличался от типичных Mus2A musculus территории бывшего СССР. Однако здесь были обнаружены Idh-1-b совместно с Idh-1-a, Sod-I-b совместно с Sod-I-a, вместе с Es-I-a появляется Est-I-b. Все эти варианты существуют как в гомозиготных, так и в гетерозиготных фенотипах. Несмотря на значительную морфологическую обособленность (Аргиропуло, 1940) и кариологическое своеобразие (Коробицына и др., 1990) M. m. raddei Kastschenko, 1910 не изолирован репродуктивно от своих северных соседей: Idh-1-a и Sod-I-а были обнаружены и в выборке из окрестностей г. Кызыл, которую по морфологическим характеристикам можно отнести к M. m. musculus.
Сопоставляя спектры вариантов маркерных белков у домовой мыши юга Дальнего Востока России с данными по встречаемости таких вариантов у Mus2А и у мышей юго-восточной Азии (Minezawa et al., 1980; Bonchomme et al., 1989), мы обнаружили в приморских популяциях маркеры как musculus, так и castaneus (Фрисман, Коробицына, 1990). У приморской домовой мыши обнаруживаются некоторые биохимические черты, общие с обитателями южно-сибирских степей.
Итак, анализ распространения аллозимных вариантов показал, что на территории России и прилежащих стран, в местах круглогодичного существования домовой мыши в природных биотопах, симпатрическое обитание одного из аборигенных (M. spicilegis либо M. macedonicus) и синантропного (M. musculus) видов домовых мышей обнаруживается лишь в западном регионе. М. spicilegus - в Молдавии и на Украине (Межжерин, 1988). Закавказье является северо-восточной оконечностью ареала M. macedonicus, точки отлова которого приурочены к долинам средних течений рек Аракс, Кура, Алазани (Милишников и др., 1989; Фрисман и др, 1990; Межжерин и др., 1994).
На всей территории бывшего СССР распространены мыши биохимической формы Mus2А-musculus. Однако на генотипическую структуру ее популяций значимое влияние оказывают обитатели более южных регионов Азии.
Геногеографическая изменчивость, центр происхождения и пути расселения. Сбор материала и его анализ осуществлялся нами с 1984 по 2000 г. Это не позволило провести идентификацию редких вариантов некоторых интересных маркеров, например эстераз, в выборках отдаленных лет. Для Idh-1, Sod-1, AatЦ1 и гемоглобина (Hbb) оказалось возможным объединить данные всего периода исследования и рассмотреть геногеографию маркерных белков в популяциях Mus musculus территории бывшего СССР. Определение нуклеотидной последовательности b1 и b2 генов для каждого из электрофоретических вариантов гемоглобина (Ueda et al., 1999; Moriwaki et al., 2003) показало, что электрофоретический фенотип Hbb отражает результат взаимодействия соседних локусов b1 и b2 гаплотипа гемоглобина. Исследование географического распределения электрофоретических фенотипов гемоглобинов позволяет рассмотреть геногеографию каждого из этих локусов, а также географическое распространение исходных и рекомбинантного гаплотипов гемоглобина.
В главе приводится подробное описание геногеографии каждого из локусов для территории России и прилежащих стран. Привлечение литературных источников позволило рассмотреть геногеографию этих маркеров ядерного генома для надвида M. musculus по всей Евразии. Как известно, локус, контролирующий Idh-1, размещен на 1-й, гемоглобиновый гаплотип на 7-й (ICLAS Manual., 1984), Aat-1 на 10-й (Сreagan et al., 1973), а Sod-1 на 16Цй (Francke and Taggart, 1979) хромосомах. Если геногеография каждого из локусов дает возможность представить эволюционную историю с позиций отдельного гена, то исследование всех пяти создает новое качество, благодаря которому можно рассмотреть эволюцию вида и его таксономическое подразделение. Объединенная геногеография 5 локусов позволяет выделить 4 географические группы популяций, различающиеся составом основных аллелей либо дополнительных аллелей. Синантропных домовых мышей западной Европы (Mus1) выделяет мономорфизм по Sod-1-а, двухвариантный набор гаплотипов гемоглобина (Нbb-s совместно с Нbb-d), преобладание частоты Idh-1-а на юге или мономорфизм этого аллеля на севере. Выделение обитателей юго-восточной части Евразии (Mus2C) определяет трехаллельный (a, b, c) полиморфизм Idh-1, двухаллельный полиморфизм Aat-1, Sod-1Ца.. Мономорфизм по Sod-1-b, мономорфизм большинства популяций по Idh-1-b с появлением Idh-1-а в некоторых восточных популяциях характеризуют обитателей восточной Европы, центральной и северной Азии (Mus2A). Однако Mus2A, судя по географическому распространению исходных (Hbb-d либо Hbb-w1) и рекомбинантного (Hbb-р) гаплотипов, подразделяются на северную и центрально-азиатскую географические группы.
Анализ литературных данных о встречаемости аллельных вариантов у домовой мыши западных и крайних восточных районов Евразии (Bonhomme et al., 1984), восточных и центральных районов Азии (Minezawa et al., 1980) и собственные данные позволили предположить существование единого центра расселения синантропных форм, локализованного в районах Южной Азии (Фрисман, 1988). Рецентная фауна данного региона характеризуется наибольшим (в пределах Евразии) количеством видов рода Mus (Соколов, 1977; Ellerman, Morrison-Scott, 1951). Согласно предложенному Н.И. Вавиловым (1967) дифференциальному систематико-географическому методу определения центров формообразования, прежде всего именно здесь, нужно искать центр происхождения этого рода. Подтверждается такой вывод и палеонтологическими находками. Наиболее древние костные останки представителей рода Mus (Mus actor) известны из местонахождения Сиволак в Пакистане - возраст 7 млн лет, тогда как древнейшие находки Mus s. lat. в Африке имеют существенно меньший возраст: 2,5 млн. лет на северной части континента и 3 млн лет на территории южнее Сахары (Jakobs, 1985).
Результаты аллозимного исследования домовой мыши южной части континента (Din et al., 1996; Awasthi et al, 1998) показали экстремальную полиморфность популяций северной Индии. Здесь присутствуют как все аллели, характеризующие популяции различающихся частей Евразии, так и уникальные аллели, что позволяет с достаточной долей уверенности рассматривать предгорья Гималаев в качестве исходной точки расселения домовой мыши. Аналогичные данные обнаружены при исследовании мтДНК (Boursot et al., 1996). То есть, анализ географической изменчивости маркеров как ядерного, так и митохондриального геномов подтверждает нашу гипотезу (Фрисман, 1988) об общем центре происхождения синантропных форм, ограничивая его размеры предгорьями Гималаев.
Расселение домовых мышей из центра происхождения, по-видимому, осуществлялось по нескольким направлениям (рис. 5). Направление движения на запад, через Переднюю Азию в Африку и в Западную Европу, привело к формированию domesticus. На восток и ближайшие островные системы проникли предки castaneus. Географическое распределение гаплотипов гемоглобина позволяет предположить, что двигающаяся на север филетическая линия, формирующая musculus, по-видимому, на каком-то этапе разделилась на центральноазиатскую, где произошла гомозиготизация по w1 гаплотипу, и северную, изначально мономорфную по d гаплотипу. Последняя могла продвинуться до южных районов восточной Европы, где переживала неблагоприятные периоды в рефугиумах в составе местных фаун.
Большая часть территории России (северо-восток европейской России, практически вся Сибирь, Дальний Восток) непригодна для круглогодичного обитания домовой мыши в природных условиях, и по данной территории она расселилась вместе с человеком. Отсутствие корреляции между географическим расстоянием районов обитания и генетическими дистанциями аллозимных характеристик является отличительной характеристикой musculus российской территории (Frisman et al., 2003). Несомненно, на генетическое сходство пространственно разобщенных популяций оказывают влияние современные многосторонние миграционные потоки домовой мыши по всевозможным транспортным артериям, связывающим различные регионы российской территории. Однако с нашей точки зрения, более всего это сходство определяется быстрой экспансией с запада на восток по обширной территории, протянувшейся до Тихоокеанского побережья Азии.
Гибридные зоны. Обнаруженная картина геногеографической изменчивости предполагает достаточно длительный период самостоятельного существования каждой из четырех групп подвидов (domesticus, castaneus, musculus Внутренней Азии и musculus территории Восточной Европы и российской Азии) и при этом показывает, что они не изолированы друг от друга репродуктивно, а создают на стыке ареалов гибридные зоны различающейся ширины.
Большой гибридной зоной musculus и castaneus является ареал M. m. mollosimus японского архипелага. На территории Дальнего Востока России аллозимные маркеры castaneus совместно с маркерами musculus обнаружены не только в Приморском крае, а также в популяциях более северных крупных портовых городов Тихоокеанского побережья России: Южно-Сахалинск, Магадан, Петропавловск-Камчатский. Находки Idh-1-с в популяциях Приморья, юга о-ва Сахалин, юга п-ова Камчатка, г. Магадан и отсутствие этого варианта в глубинных материковых популяциях северной Азии указывают на то, что по территории России castaneus продвигалась на север вдоль Тихоокеанского побережья. Это направление прослеживается и по полиморфизму сверхвариабельного отрезка Д петли мтДНК. Из наших сборов 1996-2000 гг. случайным образом было отобрано 178 образцов из 21 локальности на территории России. В этих выборках мыши с castaneus-типом мтДНК оказались распространены только на территории Дальнего Востока и не были обнаружены в иных регионах России и в Казахстане (Yonekawa et al., 2003).
Рис.5. Схема расселения домовой мыши по территории Евразии.
Обозначения: d- domesticus; c - castaneus; m - musculus; - зоны гибридизации
Географическое распределение гаплотипов гемоглобина показывает существование гибридной зоны между центрально-азиатской musculus и castaneus юго-восточного Китая в районе реки Янцзы. Гибридная зона musculus и castaneus, локализованная в окрестностях р. Янцзы, выявляется и на основе морфологических признаков (Marshall, 1998).
Гибридными оказались популяции домовой мыши юга Сибири. Более того, картина географического распределения Hbb вариантов показывает проникновение центрально-азиатского Hbb-w1 и рекомбинантного Hbb-p гаплотипов в популяции российской Азии и восточной Европы, при этом рекомбинантный гаплотип встречается здесь чаще, чем исходный центрально-азиатский Hbb-w1. Эти гаплотипы обнаружены в европейской части бывшего СССР, в Сибири, в Якутии и в Дальневосточном регионе, включая популяции п-ова Камчатка и о-ва Сахалин. Однако существует и обратный поток генов северной синантропной формы в центрально-азиатскую. На юг идет движение Hbb-d гаплотипа. Мы обнаружили вкрапления Hbb-d в городской популяции домовой мыши Казахстана, в популяциях нижнего Поволжья и в среднеазиатских популяциях домовой мыши. В популяциях короткохвостых белобрюхих домовых мышей юга Сибири этот гаплотип в большинстве локальностей является основным.
Несомненно, что центрально-азиатская форма домовой мыши гибридизуется с Mus1 Цdomesticus. Подтверждение тому кавказская гибридная зона. Более того, исследования последних лет (Милишников и др., 2004) показали, что весьма неоднородный генофонд синантропных домовых мышей Закавказья не мог формироваться только путем вторичного контакта domesticus и musculus, а является результатом неоднократных разновременных напластований. О продвижении характеристик центрально-азиатской формы в ареал domesticus говорит обнаружение Hbb-р у синантропной домовой мыши, Ирана, Пакистана, Израиля.
Из всех евразийских гибридных зон домовой мыши только европейская между musculus и domesticus - наиболее четко структурирована и только для ее основателей существуют сведения об элементах репродуктивной изоляции. В связи с этим особое внимание привлекают любые случаи появления гаплотипа Hbb-s (биохимического маркера domesticus) за пределами ареала этой формы. Появление этого варианта в выборках синантропных домовых мышей, отловленных нами вдоль западных границ бывшего СССР, вполне правдоподобно объясняется просачиванием через гибридную зону musculus domesticus. Однако пассивное перемещение создает условия для domesticus включаться в геном musculus в географически отдаленных частях ареала последней. Этот гаплотип обнаруживается в популяциях вдали от ареала domesticus - в качестве редкого в Калмыкии и Иркутске, а в качестве распространенного в ограниченном регионе - на о-ве Чи-чи в Японии (Bonhomme et al., 1989), на северо-востоке Китая и в нескольких локальностях Приморья. Появление в приморских популяциях домовой мыши характеристик, типичных для domesticus, обнаружено и при исследовании мтДНК (Yonekawa et al., 2003). Все эти факты подтверждают незакрытость геномов musculus и domesticus в отношении друг друга на значительной части их ареалов. Складывается впечатление, что в настоящее время под давлением широких гибридных зон и локальных засорений происходит потеря различающейся целостности генных пулов аллопатрических частей ареала. Таким образом, результаты исследования характеристик ядерного и митохондриального геномов показывают, что синантропная домовая мышь Евразии, а значит и всего земного шара, представлена тремя географическими группами подвидов надвида M. musculus, а не тремя видами: M. domesticus M. musculus и M. castaneus, как это предполагает Д. Маршалл (Marshall, 1998).
А.И. Аргиропуло (1940), основываясь на различиях в экстернальной морфологии, выдвинул тезис о широтном характере различий популяций домовой мыши северных и южных регионов бывшего СССР с широкой переходной зоной между ними. Эти различия лежат в основе подвидового подразделения, применяемого в классических российских сводках. Однако в этих построениях подвидовая принадлежность домовой мыши территории Дальнего Востока была представлена достаточно умозрительно, главным образом, из-за отсутствия материала. Приведенная в диссертации статистическая оценка изменения величины хвостового индекса (ХИ - отношение длины хвоста к длине тела - одного из наиболее часто используемых в целях систематики домовой мыши признаков), подтвердила правдивость этого тезиса при включении большого объема материала дальневосточных территорий. Двухвыборочный t-тест для средних значений ХИ с различными дисперсиями показал, что обитатели северных территорий оказались менее изменчивы и дифференцированы, чем представители люжных регионов. То же можно сказать по географической изменчивости цветовой гаммы окраски шкурки. Приведенная в диссертации статистическая оценка величин средних несмещенных генетических дистанций также подтвердила широтный характер аллозимной дифференциации. Эти данные объединяют в пределах северной группы синантропную домовую мышь от западных районов бывшего СССР до Камчатки и Сахалина и рассматривают 3 люжные группы: 1) Средняя Азия, Нижнее Поволжье и Казахстан, 2) южные районы Сибири, 3) Приморье. И, наконец, геногеография гемоглобиновых локусов Нbb-b1 и Нbb-b2 предполагает а) таксономическое единство популяций домовой мыши восточной Европы и облигатно-синантропных популяций Сибири и Дальнего Востока; б) близость популяций Казахстана и Средней Азии с обитателями центрально-азиатских территорий и их отличие от популяций юга Сибири. Полученные результаты позволяют объединять популяции M. musculus от западных районов бывшего СССР до Камчатки и Сахалина в единый подвид M. m. musculus и рассматривать домовую мышь Средней Азии и Казахстана в рамках подвида M. m. wagneri. Такое подразделение согласуется с внутривидовой системой Mus musculus по Л. Лавренченко (Лавренченко, 1994). Домовая мышь юга Сибири, по-видимому, представляет собой переходную зону между M. m. musculus и M. m. gansuensis Satunin, 1903, а домовая мышь юга Дальнего Востока объединяет в своем геноме признаки M. m. musculus и M. m. castaneus.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разграничение видовых таксонов осуществляется на основе изучения морфологических, географических, экологических, поведенческих, молекулярных и других характеристик (Mayr, 1996). Однако темпы эволюции различных систем признаков, как правило, не совпадают, поэтому разрешающая способность каждой из характеристик охватывает ограниченный участок таксономической иерархии. Наиболее широкий охват представляют морфологические характеристики. Что касается характеристик белкового полиморфизма, то у грызунов аллозимная изменчивость обеспечивает информацию, пригодную для анализа на уровне таксономических категорий рода. Это позволяет рассматривать в центре внимания вид и исследовать внутривидовую изменчивость и определение границ вида. Представленный в главах 2-11 фактический материал объединяет три подхода аллозимного исследования, а именно, исследование геногеографической изменчивости отдельных генов, поиск локусов, разделяющих таксоны, и количественный анализ - усредненная оценка уровня дивергенции по ряду рассеянных по геному локусов. Каждый из этих подходов оказался полезным для понимания эволюционных преобразований и таксономических построений рассматриваемых нами грызунов, а именно, при исследовании микро- и макрогеографической изменчивости вида, при поиске и описании гибридных зон, определении границ видов, характеристике путей видообразования и для филогенетических построений.
Географическая изменчивость отражает специфику таксона на микро- и макрогеографических уровнях. При рассмотрении геногеографической изменчивости по выборкам, собранным в локальностях, разделенных небольшими расстояниями без значимых географических барьеров (микрогеографическая изменчивость), для большинства рассматриваемых нами таксонов обнаруживается, как правило, преобладание одного и того же аллеля в выборках всех рассматриваемых локалитетов. Мы наблюдали такие картины у обитателей открытых материковых пространств - Spermophilus, в островных (в пределах одного и того же острова) популяциях красной и красно-серой полевок рода Myodes, у полевки-экономки. Картина микрогеографической изменчивости у домовой мыши иная. Частоты аллелей полиморфных локусов зачастую значительно варьируют даже в выборках соседних локальностей. Можно предполагать, что, являясь результатом взаимодействия дрейфа генов и потока миграций, эти различия во времени неустойчивы. При анализе выборок из одного и того же локалитета в течение ряда лет обычно наблюдается близкий качественный состав аллелей, но значимо различающийся частотный. Интересно, что такой тип микрогеографической изменчивости у домовой мыши представлен не только по белковым, но и по другим генетическим и морфологическим характеристикам. Указанные различия микрогеографической изменчивости являются следствием демовой структуры популяции.
Анализ картин макрогеографической изменчивости (геногеографической изменчивости по ареалу вида) позволяет оценить уровень внутривидовой дифференциации и обычно сводится к описанию и обсуждению механизмов пространственного распределения отдельных электрофоретических вариантов одного или нескольких полиморфных белков. Геногеография макрогеографического уровня отражает два противоположных направления эволюционных трендов: накопление различий между популяциями географически изолированных частей ареала и уничтожение дифференциации в результате вторичного контакта ранее изолированных форм. Оба направления широко представлены в исследуемых таксонах и характеризуются следующими картинами.
а) Распространение одного и того же основного аллеля по ареалу вида. Кроме основного аллеля в популяциях могут обнаруживаться другие (дополнительные и редкие) аллели. Это вариант географической однородности либо слабой географической изменчивости. Картины такой геногеографии отдельных белков встречаются практически у всех исследованных видов млекопитающих, и рассматриваемые нами не представляют собой исключение. Только такие картины были обнаружены нами при исследовании 17 локусов у Tamias sibiricus в выборках из популяций от Перми до Сахалина (глава 6). Возможная причина появления таких картин - быстрое расширение ареала слабо полиморфного вида. Так, мы предположили, что Tamias sibiricus резко (с эволюционной точки зрения) расширил свой ареал вместе с продвижением лесов на север во время голоценового потепления. Особенно интенсивно это могло происходить после температурного оптимума около трех тысяч лет тому назад. Естественно, что возникновение таких картин обусловлено отсутствием крупных изолирующих барьеров для этого вида на данной территории и как результат - потоки генов, препятствующие возникновению различий.
Островная изоляция при ограниченном времени существования географических барьеров (в рассматриваемых нами случаях - периодически возникающие морские проливы) также может не привести к сколько-либо значимой дифференциации популяций изолированных регионов. Так, восстановление 10 тысяч лет тому назад Берингова пролива не привело к накоплению сколь-либо значимых частотных различий аллелей трансферринов в изолированных частях ареала S. parryi на полуостровах Чукотка, Аляска и островах Берингова пролива.
В картинах географической однородности, либо слабой географической изменчивости, различия определяют дополнительные и редкие аллели. Когда их положение географически структурировано, эти аллели весьма значимы в эволюционных построениях. Так, они могут нести важную информацию о направлениях миграций. Наиболее красноречивый пример тому - встречаемость Hbb-d в популяциях домовой мыши Средней Азии, Казахстана и юга Сибири, говорящая о продвижении генов северного подвида на юг.
б) Смена основного аллеля при движении по ареалу вида. Такой геногеографии соответствуют несколько типов картин. Иногда популяции, несущие один и тот же основной аллель, случайным образом распределены по ареалу (локальная дифференциация). Резкие частотные различия при этом могут наблюдаться в близко расположенных популяциях, при сходстве аллельного состава и частот аллелей в пространственно разобщенных популяциях. Картины локальной дифференциации являются характерными для островных популяций, точнее, для популяций небольших островов шельфовых зон либо островов, отдаленных от материковой части ареала и друг от друга большими расстояниями. Такие картины были обнаружены у Myodes rufocanus и Microtus oeconomus Курильских островов (главы 7, 8). Что касается обитателей больших островов, то рассматриваемые нами фоновые экологически пластичные виды лесных полевок M. rutilus и M. rufocanus о-ва Сахалин демонстрируют довольно распространенную картину геногеографической изменчивости островных изолятов, когда представлены и наиболее распространены те же основные аллели полиморфных локусов, что и в близлежащих островных либо материковых популяциях (глава 8).
На материковой части ареала картины локальной дифференциации мыслимы для животных, в ареале которых представлены фрагменты, отделенные от основной части непригодными для заселения пространствами - своеобразные острова обитания. Такой тип ареала представлен у рассматриваемых нами подольского и краснощекого сусликов (глава 4). Картины локальной дифференциации по отдельным локусам обнаружены и у домовой мыши территории России (глава 11), для которой, в силу ее синантропности (т.е. возможности к пассивному перемещению), нет оснований предполагать большую значимость любых географических барьеров. Появление подобных картин в данном случае, по-видимому, обусловлено взаимодействием четырех причин: высокая полиморфность вида на аллозимном уровне, демовая структура, структура пассивных миграций и отсутствие (или незавершенность) формирования механизмов репродуктивной изоляции. Наиболее интересный вариант геногеографической изменчивости - это региональная приуроченность различающихся основных аллелей. Как правило, эти картины обусловлены разделением ареала вида географическими барьерами в течение длительного времени. С помощью маркеров, обладающих такой изменчивостью, удается рассматривать историю становления ареала вида.
Иногда изменение частоты основного аллеля по ареалу вида имеет клинальный характер, что обычно является поводом для привлечения гипотезы адаптивности данной характеристики. В таком случае картина геногеографии отражает накопление дифференциации. Иное объяснение клинальной изменчивости базируется на анализе становления ареала - возникновения вторичного контакта и потоков миграций между некогда разделенными участками ареала, заселенными животными с различающимися генотипами, т.е. размывание ранее накопившихся различий. В возникновении картины клинальной изменчивости геногеографии трансферрина в палеарктической части ареала берингийского суслика значимое место мог занимать вторичный контакт между изолятом Берингийского моста и основным массивом. Плавный характер клинальной изменчивости показывает, что за время существования изолирующего барьера не произошло репродуктивно значимого разделения геномов (глава 3).
Более сложны и интересны случаи вторичного контакта, когда возникшая зона интрогрессии имеет ограниченные размеры. Такая зона предполагает либо возникновение вторичного контакта в недавнем прошлом, либо слабый обмен мигрантами в силу каких-либо эколого-географических причин, либо - присутствие элементов репродуктивной изоляции, т.е. существование отбора против гибридов. В последнем случае обычно не существует единого мнения о таксономическом ранге гибридизующих форм. Пример тому гибридная зона S. mayor S. erythrogenys sensu lato (глава 4).
Гибридные зоны широко распространены среди растений и животных. Согласно традиционным представлениям, гибридизация таксонов околовидового ранга у высших позвоночных рассматривается как показатель несовершенства репродуктивных изолирующих механизмов (Майр, 1968). Судьба гибридных зон в контексте этих взглядов может быть двоякой. С течением времени лизолирующие механизмы могут совершенствоваться и в конечном итоге привести к полной изоляции форм, либо формы в результате широкой гибридизации взаиморастворяются и образуют единый таксон гибридогенного происхождения.
Для того чтобы обойти ограничение биологического определения вида, связанное с гибридизацией, Э. Майр (Mayr, 1996) предлагает сохранять видовой ранг за теми формами, для которых существование гибридной зоны не приводит к потере целостности различающихся генных пулов аллопатрических частей ареала. Среди рассматриваемых нами форм с гибридными зонами наиболее близка к подобному определению видового ранга различий западная и восточная формы длиннохвостого суслика, формирующие гибридную зону в Прибайкалье (глава 2).
Присутствие элементов репродуктивной изоляции (и пре- и постзиготической) известно для европейской зоны гибридизации форм musculus и domesticus (Smadja et al., 2003; Britton-Davidian et al., 2005) домовой мыши. Однако в данном случае сложно говорить о лцелостности различающихся генных пулов аллопатрических частей ареала. Поражает изобилие количества и качественное разнообразие зон гибридизации у домовой мыши Евразии. На стыке ареалов форм известны различные зоны гибридизации, от узкой и стабильной с элементами репродуктивной изоляции до широкой, продолжающей изменять свои очертания в настоящее время. Существуют гибридные зоны в районах транзитного перемещения синантропных форм домовых мышей, где, по-видимому, происходило образование гибридного генофонда не просто как результата вторичного контакта двух форм, но как продукта разновременных наслоений (Милишников и др., 2004). И, наконец, существует и спорадическое появление характеристик одного таксона в пределах ареала другого далеко от общих границ, обусловленное синантропным засорением отдельными экземплярами с включением их характеристик в геном обитателей данного региона.
Если гибридную зону между западной и восточной формой длиннохвостого суслика имеются основания относить к межвидовой, то все другие исследуемые нами гибридные зоны (у красной полевки Myodes rutilus, у домовой мыши на Дальнем Востоке и на юге Сибири), несомненно, следует рассматривать в рамках конспецифичных популяций.
Завершающим этапом географической изменчивости представляется полное различие аллельного состава у аллопатрических популяций или систем популяций. У длиннохвостого суслика альпийской зоны Джунгарского Алатау нами обнаружена мономорфность по Trf-Д, не встречающемуся более нигде на ареале. Однако сходство по признакам других уровней (морфологическим, физиологическим и т.д.) позволяет идентифицировать этот изолят только в плане подвидовой принадлежности. Лишь данные о дискриминирующих различиях по ряду независимых признаков, либо по характеристикам нескольких уровней (надмолекулярных и молекулярных) позволяют обосновано проводить обсуждение о соответствии изолятов видовому рангу. Кавказский и малый (левобережный) суслики имеют только один дискриминирующий белковый признак - Trf. Крапчатый и подольский суслики различаются по нескольким аллозимным характеристикам. Однако в обоих случаях эти различия синхронны различиям характеристик других структурных уровней, что позволяет обсуждать их видовой ранг, правда, с несколько большей определенностью в случае крапчатого и подольского сусликов.
Описанное разнообразие картин геногеографической изменчивости и межвидовой дифференциации, несомненно, является отражением градуалистического географического типа видообразования.
Поиск локусов, разделяющих таксоны, т.е. не имеющих общих аллелей в сравниваемых таксонах, позволяет рассматривать два круга задач. Прежде всего это определение биологических и географических границ видов. Фиксация альтернативных аллелей в исследуемых таксономических формах, т.е. отсутствие гетерозиготных особей в симпатричной части ареалов, однозначно отражает наличие репродуктивно изолирующих барьеров и бесспорный самостоятельный видовой ранг сравниваемых форм даже при отсутствии различий по характеристикам каких-либо иных структурных уровней. Во многих случаях, даже тогда, когда морфологические различия сравниваемых форм столь малы (например, виды-двойники), что не удается составить единых представлений о таксономическом уровне их значимости, электрофорез белков обнаруживает четкие диагностирующие маркеры. Подобные картины наблюдаются при анализе видов-двойников Microtus rossiaemeridianalis и Microtus arvalis. Фиксация альтернативных аллелей у видов с парапатричными ареалами отражает поддерживание целостности различающихся генных пулов, подтверждая тем самым наличие репродуктивной изоляции и самостоятельный видовой статус каждой из рассматриваемых форм. Подобные примеры мы наблюдали при анализе видов сусликов с парапатричными ареалами: S. odessanus и
S. citellus, S. pygmaeus и S. suslicus. Выявление ограниченного числа гибридов на стыке ареалов парапатричных видов отражает незавершенность репродуктивной изоляции, не приведшую к разрушению самостоятельных генных пулов. Для видов с протяженными ареалами фиксации различий даже по одному либо двум локусам требует больших временных отрезков. Не удивительно, что в таком случае обнаруживаются различия, накопленные и по другим, не аллозимным, характеристикам, что в сумме отражает уникальность каждого из видовых геномов.
Определение качественного состава и количества дискриминационных локусов наряду с определением границ видов оказывается интересным и полезным для описания видообразовательной активности рода как с точки зрения накопленных генетических различий между видами, так и с точки зрения времени и скорости появления новых видовых форм.
Сусликов рода Spermophilus Палеарктики характеризует широкий размах количества дифференцирующих виды аллозимных локусов - от 1 до 13 среди 26 исследованных локусов. Аллозимный анализ позволил предположить несколько этапов радиации у палеарктических Spermophilus. Причем виды эволюционно молодых групп (имеющие 1-3 локуса фиксированных различий) оказались территориально смежными, тогда как генетически более разошедшиеся пространственно разобщены.
Аллозимный уровень различий, аналогичный уровню дифференциации эволюционно-молодых групп сусликов, представлен во всех исследованных родах: разделяет эндемичные виды Myodes sicotanensis и M. rex между собой и от M. rufocanus; характеризует M. maximowiсzii при сравнении с M. fortis; представлен в подроде Mus при сравнении M. spicilegus и M. macedonicus.
Различия обнаруживаются при взгляде на максимальное число дискриминирующих локусов. Между видами серых полевок, оно доходит до 5-6 локусов, что значительно ниже, чем у Spermophilus и Myodes история формирования которых в Палеарктике, согласно палеонтологическим данным значительно длиннее чем у Microtus.
Количественная оценка аллозимной дифференциации. Все вышеперечисленные задачи опирались на поиск, выявление и описание отдельных белковых маркеров. В то же время, суммируя данные о частотах аллелей по многим локусам, можно количественно оценить генетическое сходство (или генетическое различие - генетические дистанции) между группами исследованных особей. Анализ генетических дистанций интересен по двум причинам. Прежде всего он дает возможность оценить изменения уровня генетических различий, которые наблюдаются при переходе от более низкого к более высокому таксономическому рангу в пределах рода. Кроме того, этот анализ позволяет провести сравнение генетических различий между таксонами одного уровня в различных группах более высокого иерархического подчинения, т.е. сравнить уровень и темпы генетических изменений, которые сопровождают процесс видообразования в различных таксонах, и попытаться определить причину различий.
Сопоставляя популяционный и видовой уровни, можно выделить два крайних состояния, иллюстрирующих два способа видообразования. В большинстве рассматриваемых в данной работе видов количественные оценки аллозимных различий между видами превышают подвидовые, а последние превышают популяционные, что подтверждает градуалистический путь видообразования.
Генетические дистанции между видами M. maximowiсzii - M. evoronensis - M. mujanensis практически совпадают с внутривидовыми показателями для M. maximowiсzii, что позволяет рассматривать данные виды как пример хромосомного видообразования.
Таким образом, несмотря на то, что электрофоретическое исследование обнаруживает только одну треть аминокислотных замен в белках, большой объем исследованного материала позволил рассмотреть эволюцию вида через призму эволюции отдельных генов, а многолокусное исследование независимых признаков, распределенных по различным хромосомам генома, создает достаточно полную картину эволюции от уровня популяции до уровня рода. Исследование белкового полиморфизма является базой для постановок и ориентиром на пути решения задач новыми молекулярно-генетическими методами.
ВЫВОДЫ
1. На основании изучения аллозимной изменчивости и дифференциации у 31 вида 5 не близко родственных родов грызунов выделены три последовательных уровня генетической дифференциации, общих для представителей рассматриваемых семейств (Sciuridae, Cricetidae, Muridae): внутривидовая дифференциация, дифференциация эволюционно-молодых форм, как правило, спорного таксономического ранга и дифференциация на уровне species bona. Для большинства таксонов строго показан градуалистический путь видообразования.
2. Аллозимное исследование дальневосточных видов Microtus maximowiczii, M. evoronensis, M. mujanensis показало возможность их происхождения путем "хромосомного видообразования".
3. Геногеография аллозимных локусов у видов с пространственно протяженными ареалами (Spermophilus undulatus, S. parryi, Tamiаs sibiricus, Myodes rutilus, M. rufocanus, Microtus oeconomus, M. maximowiczii, Mus musculus и др.) отражает два противоположных направления эволюционного процесса: накопление различий между популяциями из изолированных или пространственно разобщенных частей ареала и разрушение дифференциации в результате вторичного контакта.
4. Впервые обнаружены и исследованы зоны гибридизации: в западном и южном Прибайкалье - западной и восточной групп подвидов Spermophilus undulatus, в северном Приамурье - северной и южной групп популяций Myodes rutilus, на территории юга Дальнего Востока России - синантропных форм домовой мыши musculus и castaneus. Показано гибридное происхождение популяций домовой мыши Тувы, южных районов Читинской обл. Отличительной чертой гибридных зон является неоднозначность их размеров, определяемых по признакам различных систем (морфология, структурные белки, кариология и т.д.)
5. Показано, что между обширными изолированными системами популяций формирование значимого уровня дифференциации может не происходить в течение промежутка времени, длящегося десятки тысяч поколений (амурский, якутский изоляты Spermophilus undulatus, изоляты Tamias sibiricus, Myodes rutilus, Myodes rufocanus крупных островов).
6. Исследования популяций небольших островов (Курильской гряды) показали большую значимость эффекта основателя, дрейфа генов и наличия свободных экологических ниш для начальных этапов дифференциации.
7. Подтверждены различия видового ранга у Spermophilus maior, S. erythrogenys sensu stricto, S. pallidicauda, S. brevicauda; S. suslicus и S. odessanus; Myodes rufocanus, M. sikotanensis и M. rex. Обнаружены различия видового ранга у западной и восточной групп популяций Spermophilus undulatus. Строго показана необходимость повышения статуса Microtus maximowiczii gromovi c подвидового до вида Microtus gromovi.
8. По результатам биохимического исследования проведена ревизия систематики домовой мыши бывшего СССР. Обосновано существование здесь трех видов: Mus musculus, M. macedonicus, M. spicilegus. Очерчены их ареалы. Для Mus musculus обосновано выделение подвидов M. m. musculus и M. m. wagneri. Показана гибридная природа популяций синантропных домовых мышей юга Сибири и Дальнего Востока России.
9. Выдвинуто и обосновано предположение об едином центре происхождения M. musculus в районах южной Азии. Прослежены пути расселения в пределах Евразии в составе природных фаун. Обосновано синантропное расселение домовой мыши из южных районов Восточной Европы до Тихоокеанского побережья Азии.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах
1. Воронцов Н.Н., Фрисман Л.В., Надлер Ч.Ф., Ляпунова Е.А., Хоффман Р.С., Фомичева И.И. Популяционная генетика и геногеография диких млекопитающих. Сообщ. 1. Геногеография трансферринов и варианты глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в популяциях палеарктического длиннохвостого суслика Citellus (=Spermophilus undulatus) // Генетика. 1978. Т. 14, № 5. С. 805-816.
2. Воронцов Н.Н., Фрисман Л.В., Надлер Ч.Ф., Фрисман Е.Я. Популяционная генетика и геногеография диких млекопитающих. Сообщ. 3. Временная изменчивость частот аллелей трансферринов в популяциях сусликов Голарктики // Генетика. 1983. Т. 19, № 3. С. 483-487.
3. Воронцов Н.Н., Ляпунова Е.А., Белянин А.Н., Крал Б., Фрисман Л.В., Ивницкий С.Б., Янина И.Ю. Сравнительно-генетические методы диагностики и оценки степени дивергенции видов-двойников обыкновенных полевок Microtus arvalis и M. epiroticus // Зоол. журн. 1984. Т. 63, вып. 10. С. 1555-1566.
4. Воронцов Н.Н., Фрисман Л.В., Надлер Ч.Ф., Хоффман Р.С., Сердюк В.А. Популяционная генетика и геногеография диких млекопитающих. Сообщ. 6. Геногеография трансферринов в амфиберингийских популяциях берингийского суслика // Генетика. 1987. Т. 23, № 4. C. 725-738.
5. Фрисман Л.В., Коробицына К.В. Генетическая дифференциация домовых мышей Востока СССР. Домовые мыши юга ДВ СССР // Генетика. 1990. Т. 26, № 12. C. 2147-2155.
6. Фрисман Л.В., Кораблев В.П., Ляпунова Е.А., Воронцов Н.Н., Брандлер О.В. Аллозимная дифференциация разнохромосомных форм крапчатого суслика (Spermophilus suslicus Guld. 1770, Rodentia) // Генетика. 1999. Т. 35, № 3. С. 378-384.
7. Якименко Л.В., Коробицына К.В., Фрисман Л.В., Мориваки К., Йонекава Х. Генетические исследования домовых мышей в гибридной зоне Приморского края // Генетика. 2000. Т. 36,
№ 1. С. 77-86.
8. Фрисман Л.В., Картавцева И.В., Павленко М.В., Костенко В.А., Сузуки Н., Иваса М., Накато К., Чернявский Ф.Б. Геногеографическая изменчивость и генетическая дифференциация лесных полевок рода Clethrionomys (Rodentia, Cricetidae) Приохотья // Генетика. 2002. Т. 38, № 5.
С. 655-664.
9. Фрисман Л.В., Картавцева И.В., Костенко В.А., Шереметьева И.Н., Чернявский Ф.Б. Геногеографическая изменчивость и генетическая дифференциация полевки-экономки (Microtus oeconomus Pallas, 1776, Cricetidae, Rodentia) Курильских островов // Генетика. 2003. Т. 39, № 10. С. 1363-1372.
10. Шереметьева И.Н., Картавцева И.В., Фрисман Л.В. Кариологическая и аллозимная изменчивость дальневосточной полевки Microtus fortis Buchner, 1889 (Cricetidae, Rodentia) Дальнего Востока России // Генетика. 2006. Т. 42, № 6. С. 833-843.
11. Vorontsov N.N., Frisman L.V., Lyapunova E.A., Mezhova O.N., Serdyk V.A., Formicheva I.I. The effect of isolation on the morphological and genetical divergence of population. // Genetica (Hague). 1980. V. 52/53. P. 229-238.
12. Frisman L.V., Korobitsyna K.V., Yakimenko L.V., Bokshtein F.M., Muntyanu A.I. Genetic differentiation of house mouse of the USSR fauna: electrophoretic study of proteins // Biol. J. Linn. Soc. 1990. V. 41. P. 65-72.
13. Yakimenko L.V., Korobitsyna K.V., Frisman L.V., Muntyanu A.I. Cytogenetic and biochemical comparisonsof Mus musculus and Mus hortulanus // Experientia. 1990. V. 46. P. 1075-1076.
14. Korobitsyna K.V., Yakimenko L.V., Frisman L.V. Genetic differentiation of house mouse of the former USSR fauna: results of the cytogenetic studies // Biol. J. Linn. Soc. 1993. V. 48. P. 93-112.
Статьи, опубликованные в отечественных и зарубежных сборниках, журналах и монографиях
15. Фрисман Л.В., Воронцов Н.Н., Усольцева Н.В. Исследование полиморфизма трансферринов американского суслика. С. parryi // Модели биологических сообществ. Владивосток, 1979. С. 129-138.
16. Межова О.Н., Фрисман Л.В. Кадастрово-справочная карта ареала длиннохвостого суслика Citellus undulatus Pallas (1778) (Rodentia, Sciuridae) // Вопр. изменчивости и зоогеографии млекопитающих. - Владивосток, 1984. С. 55-75.
17. Фрисман Л.В., Воронцов Н.Н., Тиунов М.П., Попкова С.М. О географической изменчивости азиатского бурундука Tamias sibiricus Laxm, 1769 (Rodentia, Sciuridae) // Вопр. изменчивости и зоогеографии млекопитающих. - Владивосток, 1984. - C. 43-54.
18. Фрисман Л.В., Павленко М.В. Генетическая дифференциация в процессе видообразования (на примере грызунов) // Вопр. эволюционной зоологии и генетики млекопитающих. - Владивосток, 1987. - C. 4-36.
19. Фрисман Л.В. Белковый полиморфизм домовых мышей: взгляд на систематику и центры расселения // Эволюционные исследования. На Вавиловские темы. - Владивосток, 1988. - С. 94-109.
20. Фрисман Л.В., Воронцов Н.Н. Геногеографическая изменчивость длиннохвостого суслика Citellus undulatus Pallas. // Современные подходы к изучению изменчивости. Ц Владивосток, 1989. - С. 43-60.
21. Фрисман Л.В., Коробицына К.В., Якименко Л.В., Воронцов Н.Н. Какие биохимические формы домовых мышей обитают на территории СССР? // Эволюционные генетические исследования млекопитающих. - Владивосток, 1990. - Т. 1. - С. 35-54.
22. Коробицына К.В., Якименко Л.В., Фрисман Л.В. К вопросу о систематике домовых мышей фауны СССР (цитогенетические данные) // Эволюционные генетические исследования млекопитающих. - Владивосток, 1990. - Т. 1. - С. 55-78.
23. Коробицына К.В., Якименко Л.В., Фрисман Л.В., Мориваки К., Йонекава Х. Генетические исследования дальневосточных зон гибридизации домовых мышей // Систематика и филогения грызунов и зайцеобразных. - М., 2000. - С. 79-81.
24. Фрисман Л.В., Картавцева И.В., Костенко В.А., Suzuki H., Iwasa M., Nakata K., Павленко М.В., Чернявский Ф.Б. Генетическая дифференциация лесных полевок Clethrionomys Tilesius Приохотского района // Систематика и филогения грызунов и зайцеобразных. Ц М., 2000. - C. 171-173.
25. Крюков А.П., Коробицына К.В., Якименко Л.В., Фрисман Л.В., Рослик Г.В., Уфыркина О.В., Мориваки К., Йонекава Х. Природные гибридные зоны как источник генетической изменчивости // Вестн. ВОГиС. 2001. № 16. С. 12-14.
26. Фрисман Л., Картавцева. И., Павленко М., Костенко В., Suzuki Н., Iwasa М., Nakata К., Боескоров Г. Лесные полевки Приохотья (аллозимный и кариологический анализ) // Эволюция жизни на Земле. - Томск, 2001. - С. 113-114.
27. Якименко Л.В., Коробицына К.В., Фрисман Л.В. Мориваки К., Йонекава Х. Домовые мыши Сибири и ДВ России: генетические особенности, систематика, гибридные зоны // Эволюция жизни на Земле. - Томск, 2001. - С. 117-118.
28. Кораблев В.П., Фрисман Л.В., Цвирка М.В, Ляпунова Е.А, Брандлер О.В, Воронцов Н.Н. Цитологическое и аллозимное исследование сусликов группы major (Spermophilus, Sciuridae, Rodentia) // Проблемы эволюции. Т.5. - Владивосток: Дальнаука, 2003. - С. 151-166.
29. Крюков А.П., Шереметьева И.Н., Картавцева И.В., Цвирка М.В., Фрисман Л.В., Кораблев В.П. Генетическое исследование наземных видов позвоночных Российского Дальнего Востока // Биологические ресурсы Дальнего Востока России: комплексный региональный проект ДВО РАН. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2007. - С. 271-292.
30. Korobitsyna K., Kartavtseva I., Frisman L., Kryukov A.P., Voita L.L. Chromosomal polymorphism and allozyme differentiation in vole Microtus maximowiczii Schrenk, 1858 from Transbaikalia region // Ecosystems of Mongolia and frontier areas of adjasent countries; natural resources, biodiversity and ecological prospects. - Уланбаатар, 2005. - С. 287-289.
31. Miyashita N., Kawashima T., Yakimenko L.V., Kryukov A.P., Frisman L.V., Akabarsadeh J., Moriwaki K. Genetic polymorphism of the Hbb haplotypes in wild mice // Genetics in Wild Mice. 1994. - Tokyo: Jp. Sci Soс. Press, - P. 85-93.
32. Kawashima T., Miyashita N., Tsuchiuy K., Wang C.H., Jin M.L., Hai Li, Wang F., Wang C-H/, Jin M.-L., He X.-Q., Kryukov A.P., Yakimenko LV., Frisman L.V., Moriwaki K. Geographical distribution of the Hbb haplotypes in the Mus musculus subspecies in Eastern Asia // Jpn. J. Genet. 1995. V. 70. P. 17-23.
33. Kryukov A.P, Korobitsyna K.V., Yakimenko L.V., Frisman L.V., Roslik G., Uphyrkina O., Moriwaki K. Natural hybrid zones as a source of genetic diversity. // Biodiversity and dynamics of ecosystems in North Eurasia. - Novosibirsk: IC&G, 2000. - V. 1. - P. 54-56.
34. Moriwaki K., Hirai K., Kohigashi K., Miyashita N., Kryukov A.P., Frisman L.V., Satta Y., Yamaguchi Y. Recombinant beta-hemoglobin haplotypes in wild mouse populations in Asia. // Проблемы эволюции. - Т. 5. - Владивосток: Дальнаука, 2003. - С. 109-113.
35. Yonekawa H., Tsuda K., Tsuchiya K., Yakimenko L., Korobitsyna K., Frisman L., Kryukov A., Moriwaki A. Genetic diversity, geographic distribution and evolutionary relationships of Mus musculus subspecies based on polymorphisms of mitochondrial DNA // Проблемы эволюции. -
Т. 5. - Владивосток: Дальнаука, 2003. - С. 90-108.
Работы, опубликованные в материалах международных конгрессов, международных, всесоюзных и российских съездов, конференций, симпозиумов
36. Серов О.Л., Воронцов Н.Н., Фрисман Л.В. Сравнение ферментных и других белковых спектров у некоторых видов сусликов (Rodentia) // Первый международный конгресс по млекопитающим. - М.: Изд-во ВИНИТИ, 1974. - С. 198-199.
37. Воронцов Н.Н., Фрисман Л.В., Надлер Ч.Ф., Хоффман Р.С., Ляпунова Е.А., Надлер Н. Фомичева И.И., Межова О.Н. Геногеография трансферринов и морфологическая изменчивость сусликов: палеарктического Citellus undulatus Pallas и амфиберингийского Citellus parryi Richardson // II Congr. Theriologicus Inter. Abstracts of papers. - Brno, 1978. - P. 411.
38. Воронцов Н.Н., Фрисман Л.В., Надлер Ч.Ф., Хоффман Р.С., Сердюк В.А., Журкевич Н.М. Белковый полиморфизм и клинальная изменчивость частот трансферринов в амфиберингийских популяциях арктического суслика // Тр. 2-го съезда Всесоюз. териол. о-ва. - М., 1978. - С. 19-20.
39. Фрисман Л.В. Влияние возраста изоляции на генетическую дивергенцию // XIV Междунар. генет. конгр. Москва: тез. докл. Ц М.: Наука, 1978. - Т. 1. - С. 489.
40. Фрисман Л.В., Попкова С.М., Тиунов М.П. Сравнительный анализ белковых и ферментных систем крови восточных популяций сибирского бурундука // Материалы 5-го Всесоюзного совещания по грызунам. - Саратов, 1980. - С. 127-129.
41. Фрисман Л.В., Воронцов Н.Н., Попкова С.М. Внутривидовая генетическая дивергенции сибирского бурундука // Тр. 3-го съезда Всесоюз. териол. о-ва. Ц М., 1982. - Т. 1. - С. 85-86.
42. Воронцов Н.Н., Ляпунова Е.А., Белянин А.Н., Крал Б., Фрисман Л.В., Ивницкий С.Б., Янина И.Ю. Характеристика генетических диагностических признаков видов-двойников Microtus arvalis Pall и M. epiroticus Ondrias // Грызуны: материалы 4-го Всесоюз. совещ. Ленинград. - Л.: Наука, 1983. - C. 110-113.
43. Воронцов Н.Н., Фрисман Л.В. Генетическая дифференциация палеарктических Citellus parryi Richardson, 1827 // Грызуны: материалы 4-го Всесоюз. совещ. Ленинград. - Л.: Наука, 1983. -
C. 131-132.
44. Коробицына К.В., Фрисман Л.В., Якименко Л.В. Кариологическое и биохимическое исследование лесных полевок Дальнего Востока // Популяционная изменчивость вида и проблемы охраны генофонда млекопитающих. Ц М., 1983. - С. 92-93.
45. Фрисман Л.В., Краснов Б.Р. Генетическая дифференциация трех форм домовых мышей с территории РСФСР // Тр. 4-го съезда Всесоюз. териол. о-ва. - М.: 1985. - Т. 1. - С. 107-108.
46. Фрисман Л.В. Генетическая дифференциация, таксономические уровни и видообразование (на примере грызунов) // Тр. 5-го съезда ВОГИС. - М., 1987. - Т. 1. - C. 288-289.
47. Кораблев В.П., Фрисман Л.В. Использование генетических характеристик для решения спорных вопросов систематики сусликов фауны СССР // Грызуны: Тез. 7-го Всесоюз. совещ. - Свердловск, 1988. - С. 74-75.
48. Коробицына К.В., Якименко Л.В., Фрисман Л.В. Особенности распределения гетерохроматина и систематика домовых мышей // Грызуны: Тез. 7-го Всесоюз. совещ. - Свердловск, 1988. -
С. 104-105.
49. Фрисман Л.В. Геногеография широкоареальных видов грызунов // Проблемы микроэволюции. Ц М.: Наука, 1988. - С. 75-76.
50. Фрисман Л.В., Коробицына К.В., Якименко Л.В. Геногеография гемоглобина-β и изоцитратдегидрогеназы-1 в природных популяциях домовых мышей // Грызуны: Тез. 7-го Всесоюз. совещ. - Свердловск, 1988.Ц С. 136.
51. Мунтяну А.И., Коробицына К.В., Якименко Л.В., Фрисман Л.В. Сравнительная цитогенетика домовых и курганчиковых мышей Фауна антропогенного ландшафта Молдавии // - Кишинев: Штиинца, 1989. - С. 28-29.
52. Фрисман Л.В., Мунтяну А.И., Коробицына К.В., Якименко Л.В. Генетические различия синантропных и аборигенных домовых мышей Молдавии // Фауна антропогенного ландшафта Молдавии. - Кишинев: Штиинца, 1989. - С. 28-29.
53. Якименко Л.В., Коробицына К.В., Фрисман Л.В., Воронцов Н.Н Сравнительная кариология синантропных и аборигенных домовых мышей // Эволюционные генетические исследования млекопитающих. - Владивосток, 1990. - Т. 2. - C. 58-59.
54. Фрисман Л.В., Коробицына К.В., Якименко Л.В., Бокштейн Ф.М., Котенкова Е.В., Лапшов В.А. Использование данных электрофоретического анализа белков для уточнения таксономии домовых мышей фауны СССР // Тр. 5-го съезда Всесоюз. териол. о-ва. - М., 1990. - С. 108.
55. Коробицына К.В., Якименко Л.В., Фрисман Л.В. К вопросу о происхождении домовых мышей фауны СССР (цитогенетические данные). Тр. 5-го съезда Всесоюз. териол. о-ва. - М., 1990. - С. 67-68.
56. Фрисман Л.В., Костенко В.А., Катин И.О., Неведомская И.А. Географическая изменчивость аллозимов Clethrionomys rufocanus Sundervall, 1846, Microtus oeconomus Pallas, 1778 Курильских островов // Тез. докл.VI съезда териол. о-ва. - М.: 1999. - С. 266.
57. Якименко Л.В., Коробицына К.В., Фрисман Л.В., Мориваки К. Цитогенетические исследования домовых мышей Дальнего Востока России // Тез. докл.VI съезда териол. о-ва. - М.: 1999.Ц С. 289.
58. Фрисман Л.В., Коробицына К.В., Шереметьева И.Н. Генетические исследовния дальневосточных серых полевок: кариологический и аллозимный анализы // Сибир. Зоол. конф. - Новосибирск, 2004. - С. 200.
59. Крюков А.П., Коробицына К.В., Картавцева И.В., Фрисман Л.В., Спиридонова Л.Н., Павленко М.В., Кораблев В.П., Шереметьева И.Н. Генетические процессы в природных популяциях ценных, редких и модельных видов растений и животных Российского Дальнего Востока: генетика модельных видов позвоночных животных // Динамика генофондов: Материалы отчетной конф. - М., 2007. - С. 60-61.
60. Фрисман Л.В., Кораблев В.П. Аллозимная дифференциация и эволюция Spermophilus
Палеарктики // Материалы конференции Современные проблемы биологической эволюции
- М.: Изд-во ГДМ, 2007. - С. 157-158.
61. Кораблев В.П., Цвирка М.В., Челомина Г.Н., Фрисман Л.В. Генетическое разнообразие и систематическое положение сусликов подрода Colobotis (Rodentia Sciuridae, Spermophilus) в центральной Азии // Фауна Казахстана и сопредельных стран на рубеже веков: морфология, систематика, экология. - Алматы, 2004. - С. 48-49.
62. Frisman L.V., Yakimenko L.V., Korobitsyna K.V., Bokshtein F.M., Muntyanu A.I. Genetic differentiation of house mouse of the USSR fauna // Proceedings of the 5th Intern. Teriol. Congress. Rome. Ц Rome, 1989. - Р. 145.
63. Frisman L.V. Genogeographical variation of proteins in house mice (Mus musculus Linnaeus) of Russia and adjacent territories // Second symposium Ecological genetics in Mammals. Abstracts. - Lodz, 1994. - P. 2-3.
64. Frisman L., Korobitsyna K., Pavlenko M., Kartavtseva I., Nevedomskaya I. The effect of island isolation on genetic differentiation // Abstr. of 18-th Pacific Sci. Congress. - Beijing. 1995. - P. 610.
65. Frisman L.V., Korobitsyna KV., Yakimenko L.V., Moriwaki К. House mice of Russian Far East: subspecits diagnoctics and electrophoresis data // Abstr. of Annual Meeting of Jpn. Theriol. Soc. 1997. - P. 155.
66. Korobitsyna KV., Yakimenko L.V., Frisman L.V., Moriwaki К. House mice of Russian Far East: subspecits diagnoctics and and Kariological data // Abstr. of Annual Meeting of Jpn Theriol. Soc. 1997. - P. 149.
67. Chelomina G., Spiridonova L., Pavlenko T., Korobitsyna K., Frisman L., Yakimenko L. Kartavtseva I., Moriwaki K. RAPD analysis of mice belonging to the genus Mus: genetic differentiation, polymorphism and phylogeny Primorie // Abstr. Intern. Symp. MAPEEG-98. - Vladivostok, 1998. - P. 2-3.
68. Frisman L., Korablev V, Brandler O., Lyapunova E., Vorontsov N. Izosyme differentiation in Palearctic ground squirrels of genus Spermophilus // Abstr. Intern. Symp. MAPEEG-98. - Vladivostok, 1998. - P. 4-5.
69. Frisman L.V., Korablev V.P., Lyapunova E.A., Vorontsov N.N. Speciation levels and isosyme differentiation in the genus Spermophilus in the Palearctic. // Israel J. Zool. 2000. V. 46, № 4. P. 366-367.
70. Yakimenko L.V., Korobitsyna K.V., Frisman L.V., Moriwaki K., Yonekawa H. House mice of Siberia and Russian Far East: taxonomic review, genetic data, hybrid zones // Proceedings of Intern. Sympos. Species and genetic diversity of wild animals in East Asia. Hayama, Japan. - Hayama, 2000. - P. 17.
71. Yonekawa H, Tsuda K., Tsuchiya H., Suzuki H., Yakimenko L. V., Korobitsyna K. V., Frisman L.V., Kryukov A. P, Moriwaki K. Mitochondrial DNA variation and distribution of Mus musculus subspecies in Russia: recent invasion of M. m. domesticus in the Far-eastern Russia // Proceedings of Intern. Sympos. Species and genetic diversity of wild animals in East Asia. Hayama, Japan. - Hayama, 2000. - P. 21.
72. Frisman L.V., Kostenko V.A., Korobitsyna K.V, Yakimenko L.V, Kartavtseva I.V., Pavlenko М.V., Suzuki H. The character of protein variation in Rodents of Priokhotie territory // Intern. Conf. Evolution, genetics, ecology and biodiversity. - Vladivostok, 2001. - P. 53.
73. Korablev V, Frisman L., Tsvirka M., Brandler J, Lyapunova E, Vorontsov N. Genetic differentiation of ground squirrels (Spermophilus, Squiridae, Rodentia) in the major-erythrogenys-pallidicauda species groop. // Intern. Conf. Evolution, genetics, ecology and biodiversity. - Vladivostok, 2001. - P. 59.
74. Moriwaki K., Kohigashi C., Miyashita N., Yamaguchi Y., Frisman L. Geographical distribution of a recombinant beta hemoglobin haplotype P and possible migration of wild mouse populations in Asia // Intern. Conf. Evolution, genetics, ecology and biodiversity. - Vladivostok, 2001. - P. 59.
75. Yonekawa H., Tsuda R., Kikkawa Y., Tsuchiya K., Yakimenko L., Korobitsyna K., Frisman L., Kryukov A., Moriwaki K. Genetic deversity and evolution of house mice: evidence from mitochondrial and microsatellite DNA // Intern. Conf. Evolution, genetics, ecology and biodiversity. - Vladivostok, 2001. P. 43.
76. Korobitsyna K.V., Yakimenko L.V., Frisman L.V., Yonekawa Х, Moriwaki К. Cytogenetics and systematics on house mice from Russia and adjacent countries // Intern. Conf. Evolution, genetics, ecology and biodiversity. - Vladivostok, 2001. Ц P. 71.
77. Frisman L.V., Korobitsyna KV., Yakimenko L.V., Yonekawa Х, Moriwaki К. Allozyme analysis of house mouse in Asian part of Russia // Abstracts of 4th European Congress of Mammalogy. Brno. - Brno, 2003. - P. 100.
78. Frisman L.V., Korobitsyna K.V. Biochemical and chromosomal analysis of Sakhalin vole // Abstracts of IMC9 Roles of mammalogy on coexistence of wild mammals and human. - Sapporo, 2005. - C. 351.
79. Frisman L., Korablev V. Isolation effect on genetic divergence of Palaearctic ground squirrels (Spermophilus, Sciuridae, Rodentia) // Hystrix. The Italian J. of Mammalogy. 2007. V. 2, (N. S.).
P. 374.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии