Молекулярная филогения и систематика пресноводных губок

Ицкович, Валерия Борисовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Молекулярная филогения и систематика пресноводных губок
ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Молекулярная филогения и систематика пресноводных губок"

На правах рукописи

ицкович

Валерия Борисовна

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЛОГЕНИЯ И СИСТЕМАТИКА ПРЕСНОВОДНЫХ ГУБОК

03.00.15-Генетика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Владивосток 2005

Работа выполнена в лаборатории аналитической биоорганической химии Лимнологического института СО РАН, Иркутск

Научный руководитель: Доктор биологических наук, зав.

лабораторией аналитической биоорганической химии ЛИН СО РАН Беликов Сергей Иванович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Доктор биологических наук, зав. лабораторией генетики ИБМ ДВО РАН В. А. Брыков

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории эмбриологии ИБМ ДВО РАН А. В. Чернышев

Кафедра эмбриологии биолого-почвенного факультета Санкт-Петербургского государственного университета

Защита состоится октября 2005 г. в "/С" часов на заседании

диссертационного совета Д005.008.01 при Институте биологии моря ДВО РАН по адресу: 690041, г. Владивосток, ул. Пальчевского, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института биологии моря ДВО РАН (690041, г. Владивосток, ул. Пальчевского, 17).

Автореферат разослан'

4»

2005 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

М. А. Ващенко

¿И 6 5156

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Байкал является древнейшим и самым глубоким пресноводным озером Земли. По видовому разнообразию и уровню эндемизма Байкал занимает первое место среди всех озер и является уникальной моделью для изучения процессов видообразования и эволюции (Тимошкин, 1999).

Байкальские губки (семейства Lubomirskiidae и Spongillidae) являются одним из главных компонентов литоральных экосистем озера. Семейство Lubomirskiidae является эндемиком озера Байкал. Недавний пересмотр систематики этого семейства позволил описать ряд новых видов, однако в сборах имеются образцы с неясным таксономическим положением (Ефремова, 2001 а, б). Нерешенным является вопрос и о происхождении губок Байкала наряду с другими семействами пресноводных губок, обитающими в древних озерах (Танганьика и Охрид). Проблема полифилетического или монофилетического происхождения мировой пресноводной фауны губок неоднократно привлекала внимание исследователей (Marshall, 1885; Brien, 1970; Volkmer-Ribeiro, De Rosa-Barbosa, 1978) и остается актуальной и в настоящее время.

Губки обладают низким уровнем целостности организма и исключительной морфологической пластичностью (Колтун, 1988). Морфологическая пластичность губок отражается в широкой внутривидовой вариабельности и межвидовом сходстве. Поэтому применение методов морфологии для систематики и филогении губок в ряде случаев ограничено отсутствием четких морфологических критериев. Для уточнения классификации и филогении губок актуальным является применение методов молекулярной биологии. Так, анализ ряда генов у морских семейств губок позволил прояснить их филогенетические взаимоотношения (Kelly-Borges et al., 1991; Shombard et al., 1997; Borchiellini et al., 2004). Поэтому необходимо было провести подобные исследования и на пресноводных губках Байкала. Развитие методов, основанных на сравнении нуклеотидных последовательностей ДНК организмов, привело в последнее время к большому прогрессу в области систематики и эволюции. Использование в качестве анализируемых признаков последовательностей ДНК обладает важным преимуществом перед использованием морфологических признаков. На основе гипотезы молекулярных чяггт fZiir.kerkanHel Pauling, 1962),

анализ последовательностей ДНК позволяет не только установить филогенетические связи между видами, но и определить время дивергенции видов от общего предка.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - изучить эволюционные взаимоотношения и происхождение эндемичных байкальских и космополитных пресноводных семейств губок на основе сравнения нескольких генов.

Задачи исследования. В работе решались следующие задачи:

1. Определить нуклеотидные последовательности фрагментов генов 18S рРНК, цитохром с оксидазы субъединицы I, бета-тубулина, а также ITS района рибосомной РНК исследуемых видов губок.

2. Провести анализ полученных нуклеотидных последовательностей и построение филогенетических схем, отражающих эволюционные взаимоотношения между видами.

3. Сопоставить полученные результаты с имеющимися схемами и классификациями, а также данными палеонтологических исследований.

Научная новизна. В настоящей работе впервые для анализа филогении пресноводных губок были применены молекулярные методы исследования. Проведена оценка филогенетических отношений между видами семейств Lubomirskiidae и Spongillidae, а также их эволюционных связей с морской спонгиофауной на основе анализа фрагментов нескольких генов: 18S рРНК, цитохром с оксидазы субъединицы I, бета-тубулина и ITS района рибосомной РНК. Проведенный анализ интронов генов является новым подходом в изучении молекулярной филогении эндемичных организмов Байкала. Анализ митохондриального гена был проведен впервые не только для пресноводных губок, но и для всей фауны Porifera.

В настоящей работе впервые показано, что семейства Lubomirskiidae и Spongillidae являются монофилетичными и имеют общее происхождение с третьим семейством пресноводных губок -Potamolepidae. Определены участки генов, которые являются генетическими маркерами видов и могут использоваться для целей геносистематики губок.

губок на основе анализа ряда генов важны для получения наиболее полной информации о видовом составе данной группы организмов, а также путях ее эволюции и ходе видообразования. Полученные данные помогут спланировать мероприятия по охране и рациональному использованию природных ресурсов Байкала. Учитывая, что губки являются продуцентами биологически активных веществ, большое практическое значение имеет также разработка методов геносистематики губок.

Внедрение в практику. Полученные нукпеотидные последовательности генов депонированы в международный компьютерный банк данных GenBank.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Семейства пресноводных губок Lubomirskiidae и Spongillidae являются монофилетичными.

2. Пресноводные семейства губок Lubomirskiidae, Spongillidae и Potamolepidae имеют общее происхождение.

3. Приблизительная оценка времени дивергенции семейства Lubomirskiidae не превышает геологического возраста озера Байкал.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены: на V международном симпозиуме по губкам ("5th Internat ional Sponge Symposium", Сидней, 1998); на VI международной конференции по губкам ("VI International Sponge Conference", Генуя, 2002); на Конференции по древним озерам ("Conference on Ancient Lakes: their Biological and Cultural Diversities (ICAL)", Иркутск, 1997); на Международном симпозиуме по озеру Байкал ("Joint International Symposium on Lake Baikal", Иркутск, 1998); на III международном симпозиуме "Видообразование в древних озерах (Third International Symposium "Ancient Lakes: Speciation, Development in Time and Space, Natural History", Иркутск, 2002); на Международной конференции "Живые клетки диатомей" ("The living diatom cells", Иркутск, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов, списка литературы и 4 приложений. Работа изложена на 112 страницах, иллюстрирована 10 рисунками и 4 таблицами. Список литературы содержит 129 наименований, в том числе 96 на иностранных языках.

Благодарности. Автор выражает благодарность своему руководителю д. б. н. С. И. Беликову и директору ЛИН СО РАН академику РАН М. А. Грачеву за всестороннюю помощь и поддержку в работе. Автор глубоко признателен к. б. н. С. М. Ефремовой за неоценимое содействие в выполнении работы и важные замечания по тексту диссертации. Автор выражает особую благодарность Й. Масуда, Е. В. Вейнберг и О. Ю. Глызиной за творческое сотрудничество и помощь в сборе образцов. Мы искренне благодарны д. б. н. Д. Ю. Щербакову за помощь в математической обработке данных, к. б. и. Т. А. Щербаковой, к. б. н. С. В. Кирильчик и д. б. н. О. А. Тимошкину за ценные замечания и полезную критику. Автор благодарит всех сотрудников лаборатории аналитической биоорганической химии Лимнологического института СО РАН за содействие в выполнении работы. Наши благодарности адресованы также команде НИС «Обручев» за помощь в проведении экспедиций по озеру Байкал. Работа выполнена при финансовой поддержке фондов РФФИ (97-0496172, 01-04-97229), INTAS (96-1787, INTAS-YSF 2002-0382), DFG (436 RUS/17/20/01) и японско-российского центра молодежных обменов (Obuchi fellowship).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Образцы байкальских видов были собраны в ходе экспедиций по озеру Байкал в литоральной зоне Южного, Среднего и Северного Байкала в 1993 - 2000 гг. Видовая идентификация образцов была проведена С. М. Ефремовой (БиНИИ Санкт-Петербургского госуниверситета) и И. Масудой (Медицинская школа Кавасаки, Япония). Образцы космополитных пресноводных и морских губок были любезно предоставлены сотрудниками Медицинской школы Кавасаки (Япония) и БиНИИ Санкт-Петербургского госуниверситета. Для молекулярного анализа были использованы образцы 11 видов эндемичного семейства Lubomirskiidae, 13 видов семейства Spongillidae, 1 вида семейства Potamolepidae, 3 видов семейства Halichondriida и 1 вида семейства Haliclonidae. Суммарную ДНК выделяли из менее заселенной симбионтами внутренней части губки. Для этой цели использовали традиционный фенол-хлороформный метод (Sambrook et al., 1967), метод с использованием цетилтриметиламмоний бромида (Gustincich, 1991), а также наборы для выделения ДНК Genomic-tip 100G Kit (QIAGEN).

Подбор праймеров для амплификации выбранных участков генов проводили на основе опубликованных в GenBank последовательностей генов губок с использованием программы GENTOOLS (Resenchuk, 1991).

Два перекрывающихся фрагмента, включающие V4 и V5 районы 18S рРНК, общей длиной 630 пар нуклеотидов (п. н.) были амплифицированы с праймерами: №1 5"- TAAAAAGCTCGTAGTTGGAT -3'; №2 5'- GTAGTGGCCTACCATGGTTGC -3'; №3 5'- GGACTACGACGGTATCTGAT -3'; №4 5'- CTAATTTTTTCAAAGTAAACGTCCCGA -3'

Фрагмент COXI гена размером 650 п.н. амплифицировали с праймерами:

№5 5'- GGTCAACAAATCATAAAGATATTGG -3' №6 5'- TAAACTTCAGGGTGACCAAAAAATCA -3'

Для амплификации фрагмента гена бета-тубулина длиной около 515 (п.н.) использованы праймеры: №7 5'-TGGGAAGTCATTTCAGACGAACACGG -3' №8 5'-GATTCTGTCAGGGAATTCCTCCCTGATCTTTGA -3'.

Для амплификации ITS района рибосомной РНК длиной около 1060 пар нуклеотидов использованы праймеры: №9 5'- GATGAAGATCGCAGC -3' №10 5'- ACCTGGAAATGCACGTC -3'

Амплификацию проводили в амплификаторе фирмы Perkin-Elmer. Выделение продукта из агарозы проводили на колонках QIAquick Spin column (QIAGEN) или последовательным замораживанием-оттаиванием. Очищенные продукты полимеразной цепной реакции (ПЦР) были клонированы в векторе pGEMT-Easy (Promega). Секвенирование фрагментов 18S рибосомной РНК проводили по двум цепям с использованием fmol DNA Sequencing System (Promega) и альфа [33]dATP согласно протоколу фирмы Promega. Секвенирование фрагментов гена COXI, бета-тубулина и ITS спейсеров проводили на автоматических секвенаторах DNA Analyzer Gene Reader IR 400 (LICOR) с использованием стандартного набора Deaza-Termination Kit (Amersham) и ABI 373А automatic DNA Sequencer (Applied Biosystems) с использованием стандартного набора BigDye Termination Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems) согласно методикам фирмы Amersham и Applied Biosystems. Анализ полученных структур был проведен с помощью программ BLAST (Altschul et al., 1997), GeneTools

(Resenchuk, 1991), CLUSTAL W (Thompson et al., 1997), MEGA 1.01 (Kumar et al., 1993), PHYLIP (Felsenstein, 1995), PUZZLE 4.0 (Strimmer, Haeseler, 1997) и MrBayes v3.0 (Huelsenbeck, 2000). Для филогенетического анализа также были использованы последовательности генов других видов губок, опубликованные в GenBank.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Анализ нуклеотидных последовательностей фрагментов гена

18S рРНК

Существующая молекулярная филогения морских губок почти целиком основана на генах рибосомной РНК (рРНК). Нами определены последовательности фрагментов гена 18S рРНК длиной 630 п.н. для 8 видов губок: Swartschewskia papyracea, Lubomirskia abietina, Baikalospongia bacillifera, Spongilia lacustris, Ephydatia muelleri, Euncipins sp., Potamolepidae sp., Halichondria japónica. Полученные структуры имеют 95% гомологии. На филогенетическом древе, полученном методом объединения ближайших соседей (рис. 1), виды байкальских эндемичных губок семейства Lubomirskiidae (S. papyracea, L. abietina, В. bacillifera) образуют единый кластер, включающий также пресноводную космополитную губку семейства Spongillidae Clipeatula cooperensis. Ближайшей к нему является группа, включающая космополитных губок семейства Spongillidae: Е. muelleri, S. lacustris, E.fragilis и Eunapius sp. В этой же монофилетической группе находится вид Potamolepidae sp. из пресноводного семейства Potamolepidae. Филогенетические деревья, полученные методами максимального правдоподобия и максимальной экономии имеют сходную топологию. То, что все пресноводные губки с высокой бутстреп-поддержкой (100%) объединяются в одну группу, указывает на их монофилетическое происхождение. Характер ветвления дерева позволяет сделать предположения о порядке дивергенции исследованных семейств пресноводных губок от общего предка. Согласно этой топологии, семейство Potamolepidae является наиболее древним. Позднее, вероятно, дивергировало семейство Spongillidae и наиболее молодым является семейство Lubomirskiidae. Учитывая длину ветвей можно сказать, что дивергенция пресноводных губок от морских произошла значительно раньше, чем отделение эндемичного семейства Lubomirskiidae от космополитного Spongillidae. Ветвление внутри группы видов семейства Lubomirskiidae разрешено недостаточно, что

59 88

100

- Mycale fibrextlis -Clathria reinwardti

— Microciona proliféra — Negombata corticata Plakortis sp Hallchondrla japónica 88 l— Subentes ficus

Acanthochaetefes wellsi — Tetilla japónica

18 I—í

Axinella polypoides

— Potamolepidae sp.x

100

7 44

- Eunapius fragilise

- Eunapius spB

- Spongilla lacustrisB Ephydatla muelleriB

■ Baikalospongfa bacillifera* ' Lubomirskia abietina •

- Swartschewskia papyracea* Clypeatula cooperensisB

100

— Aplysilla sulfurea ■— Hippospongia communis

|— Pleraplysilla spinifera 73 I-Dysidea avara

- Parazoanthus axinellae

■ Diaphanoeca grandis

• Sphaeroeca volvox

0 02

Рис. 1. Филогенетическое древо, полученное методом объединения ближайщих соседей на основе последовательностей гена 18S рРНК. Цифрами показаны значения бутстреп-подцержки. Жирным шрифтом выделены последовательности, полученные в данной работе

• виды семейства Lubomirskiidae

■ виды семейства Spongillidae

■ А вид семейства Potamolepidae

отражено низкими значениями бутстреп-поддержки (37-70%), однако при любых анализах ветвь Swartschewskia papyracea отделяется от тесного кластера, состоящего из Lubomirskia и Baikalospongia. Данный вид отличается также особенностями экологии и морфологии. Таким образом, данные о частичных последовательностях 18S рРНК указывают на общее происхождение пресноводных губок и опровергают гипотезу о полифилетическом происхождении пресноводных спонгиофауны. Недостаточная вариабельность данного гена не позволяет использовать его для построения филогении пресноводных губок на уровне рода и вида. Поэтому для этих целей были проведены исследования нуклеотидной структуры ITS района рибосомной РНК.

Анализ нуклеотидных последовательностей ITS района рибосомной РНК Были определены нуклеотидные последовательности ITS района рибосомной РНК 13 видов пресноводных губок из сем. Spongillidae, 11 видов из сем. Lubomirskiidae и 1 вида из сем. Potamolepidae. Данный участок генома включает 3' конец 18S рРНК, внутренний транскрибируемый спейсер ITS1, 5 S рРНК, внутренний транскрибируемый спейсер ITS2 и 5' конец 28S рРНК (рис. 2). Длина проанализированных последовательностей составила около 1060 п. н. Длина ITS1 варьирует у разных видов в пределах от 215 до 260 п.н., ITS2 - от 237 до 294 п.н. Наибольшие отличия имеются в ITS1 и ITS2 спейсерах рРНК, в то время как участки 18S и 28S рРНК являются консервативными. Филогенетические деревья, полученные методами объединения ближайших соседей (рис. 3), максимальной экономии и

Рис. 2. Схема расположения внутренних транскрибируемых спейсеров (ITS1, ITS2) относительно генов 18S и 28S рРНК и позиции использованных праймеров.

максимального правдоподобия имеют сходную топологию. На полученных филогенетических деревьях все пресноводные губки имеют общего предка. Семейства Lubomirskiidae и Spongillidae монофилетичны. Дивергенция пресноводных семейств губок от общего предка происходила в следующем порядке: Potamolepidae, Spongillidae, Lubomirskiidae. Все виды Lubomirskiidae с высокой степенью бутстреп-поддержки (99-100%) образуют одну монофилетическую группу. Внутри данной группы ветвление разрешено недостаточно из-за низкого уровня дивергенции между последовательностями ITS района. Кластеризация видов внутри семейства Spongillidae согласуется с данными систематики по морфологическим признакам (Penney, Racek, 1968; Masuda, 1998; Mancony, Pronzato, 2002). Среди изученных родов пресноводных губок наиболее базально расположен род Ephydatia, что указывает на его большую близость к общему предку пресноводных губок как семейства Lubomirskiidae, так и семейства Spongillidae. Проведенный анализ ITS района рибосомной РНК показал, что семейства Spongillidae и Lubomirskiidae монофилетичны, из трех семейств пресноводных губок Lubomirskiidae является наиболее эволюционно молодым. Эти результаты хорошо согласуются с полученными нами данными по гену 18S рРНК и с выводами Ефремовой (1982, 1986) о происхождении любомирскиид от спонгиллид, полученными на основе данных цитологических и эмбриологических исследований.

Разработка способа видовой идентификации губок с неопределенными морфологическими признаками Классификация пресноводных губок основана на форме и размерах спикул, однако эти признаки подвержены большой вариабельности, что часто затрудняет видовую идентификацию (Ефремова, 2001 а, б). Полученные нами данные показали наличие замен по последовательностям ITS района рРНК у разных видов губок. Мы проанализировали эти последовательности у ряда образцов, идентификация которых на основе морфологических признаков была затруднена. Часть из них после проведенного анализа ITS-спейсерного участка рРНК была отнесена к видам Eunapius sinensis, Ephydatia muelleri и Heterorotula multidentata. Образец из оз. Байкал, отнесенный по морфологической классификации к сем. Spongillidae, а именно виду Trochospongilla sp., согласно молекулярным данным кластеризуется вместе с видом Baikalospongia sp. из сем. Lubomirskiidae, и, возможно,

r-Bai

aikalospongia recta* Rezinkovia arbuscular

43 100

i-Baikalospongia fungiformis* •—Lubomirskia fusrfera* -Swartschewskia papyracea*

-Baikalospongia sp. •

rochospongllla sp ■ —Baikalospongia martinsony* Lubomirskia incrustans*

50 62

Baikalospongia bacillifera* Baikalospongia intermedia* Lubomirskia abietina* Lubomirskia baicalensis* — Ephydatia fluviatilis> —Heterorotula multidentata* Ephydatia muellery«

-Radiospongilla sendayB

-Radiospongilla cerebellatai

-Radiospongilla crateriformis>

-Spongilla lacustrisB

Eunapius sp. 2Я Eunapius sp 11 Eunapius ryensisi

100

89 l Eunapius coniferusl

Potamolepidae spj

-Hymeniacidon

(__heliophila

0 05

Рис. 3. Филогенетическое древо, полученное методом объединения ближайших соседей на основе последовательностей ITS района рРНК. Цифрами показаны значения бутстреп-подцержки. • виды семейства Lubomirskiidae ■ виды семейства Spongillidae ^ вид семейства Potamolepidae

является новым видом из этого сем. Нуклеотидная последовательность ITS района рРНК образца, имеющего смешанные спикулы, характерные для Ephydatia flicviatilis и Sanidastra yokotonensis, оказалась идентичной таковой у Е. fluviatilis. Таким образом, анализ последовательностей " внутренних транскрибируемых спейсеров указывает на то, что S. yokotonensis, возможно, является синонимом Е. fluviatilis. Анализ 5 образцов, относящихся к роду Eunapius, видовой статус которых на основе признаков морфологии невозможно было определить, показал, что последовательности 4 образцов, обозначенных как Eunapius sp. 2, оказались практически идентичными, тогда как последовательность пятого, обозначенного как Eunapius sp. 1 -достаточно дистантной. Данные губки также отличались по нуклеотидной последовательности ITS района от всех остальных проанализированных видов рода Eunapius. При этом Eunapius sp. 2 имеет 97% гомологии с Eunapius sinensis, a Eunapius sp. 1 - 98% гомологии с Eunapius coniferus и Eunapius ryuensis. Отличия в форме спикул (Masuda, перс, сообщ.) и полученные нами молекулярные данные, возможно, говорят о необходимости присвоения данным формам статуса новых видов или подвидов. Достаточное количество замен говорит о возможности использования для видовой идентификации короткого фрагмента генома (200-300 п. н.), что значительно проще и дешевле, чем определение полноразмерной нуклеотидной последовательности 18S рибосомной РНК, используемое для этих целей в настоящее время (Peterson, 1999). Таким образом, последовательности ITS района рРНК могут быть эффективно использованы для видовой идентификации губок. Однако, поскольку внутри группы видов семейства Lubomirskiidae уровень дивергенции между последовательностями ITS района рРНК чрезвычайно низок, для разделения близкородственных видов эндемичных байкальских губок t был проведен анализ интрона гена бета-тубулина.

Анализ нуклеотидных последовательностей интрона гена бета-

тубулина

Были определены нуклеотидные последовательности интрона гена бета-тубулина, соответствующего области интрона 2 (рис. 4) в структуре гена бета-тубулина человека (Lewis et al., 1985) для 3 видов байкальских губок, 1 вида космополитных пресноводных и одной морской губки. Показано, что у губок размер данного интрона

Прямой праймер Обратный праймер

Интрон 1 303 п. н.

Интрон 2 75 п. н.

Интрон 3 474 п. н.

Рис. 4. Интрон/экзонная организация гена бета2-тубулина человека (ОепВапк номер N14006088) и позиции использованных праймеров.

Б. ботиси!а $. 1аси&Мв Л. Ьа/сз/елде/з 5. раругасеа В. МегтесМа В. ЬасНШега В. гесХа

Рис. 5. Схематическое изображение полученных фрагментов интрона 2 гена бета-тубулина. Черным цветом показаны наиболее консервативные участки, серым - менее консервативные, белым -неконсервативный участок инрона.

варьирует от 50 п.н. (Lubomirskia baicalensis ) до 89 п.н. (Baikalospongia intermedia, Baikalospongia bacillifera, Baikalospongia recta).

Проведена оценка размера и расположения интрона у морских и пресноводных губок (рис. 5). Интрон Suberitus domimcula и Spongilla lacustris идентичен и является коротким. От него происходит интрон Lubomirskia baicalensis, вероятно путем утраты центральной части. Структурное сравнение интронов трех видов рода Baikalospongia показывает, что данные интроны, вероятно, увеличились в размере в ходе эволюции. Проведенный структурный анализ интронов показал, что, поскольку S. lacustris имеет интрон, сходный с интроном морской губки S. domuncula, то, по всей вероятности, этот вид является филогенетически наиболее древним из всех исследованных пресноводных губок. Сходство интронов видов рода Baikalospongia соответствует существующей систематике и указывает на то, что данный род является монофилетичным. Наличие замен в полученной последовательности гена тубулина байкальской губки Baikalospongia recta свидетельствует в пользу правомерности недавнего выделения этого вида как самостоятельного (Ефремова, 1999). Было показано, что интрон Swartschewskia раругасеа имеет большее, чем у других исследованных видов байкальских губок, количество замен.

Таким образом, анализ интронов гена бета-тубулина позволил разделить близкородственные виды трех родов эндемичного семейства Lubomirskiidae. Для приблизительной оценки времени дивергенции между семействами пресноводных губок впервые был проведен анализ гена COXI.

Анализ нуклеотидных последовательностей фрагментов гена первой субъединицы митохондриальной цитохром с оксидазы

Митохондриальные гены, эволюционирующие у многих организмов примерно в 10 раз быстрее, чем ядерные (Wolstenholme, I 1992), широко применяются для изучения филогенетических

отношений между близкородственными видами.

Для губок анализ митохондриальных генов был проведен нами впервые. Были определены частичные последовательности COXI гена (676 п.н.) восьми видов губок родов Lubomirskia, Baikalospongia, Swartschewskia, Spongilla, Halichondria, Haliclona и Suberitus, а также вида Potamolepidae sp. Анализ полученных последовательностей показал наличие большего количества замен в первичной нуклеотидной последовательности COXI гена морской губки рода Suberitus, по

сравнению с таковыми у пресноводных губок. Во всех полученных последовательностях обнаружена единая рамка считывания без сдвигов и стоп-кодонов. Набор выравненных последовательностей содержит 241 вариабельный сайт, из которых 138 информативны в кладистическом смысле. Анализ попарного сравнения нуклеотидных последовательностей показал, что наибольшее количество замен является синонимичными заменами в третьем положении кодона. Поскольку между полученными последовательностями COXI гена пресноводных губок имеются лишь единичные замены, для филогенетического анализа мы использовали нуклеотидные последовательности и замены во всех трех положениях кодона.

Уровень гомологии между последовательностями COXI гена у морской и пресноводных губок составляет около 80%, между последовательностями у пресноводных губок разных родов - 99%. Последовательности COXI гена у пресноводных видов губок семейств Lubomirskiidae и Potamolepidae отличаются незначительно, а у видов из сем. Lubomirskiidae являются идентичными. Малое количество замен в нуклеотидных последовательностях гена COXI, сравнимое с количеством замен в гене 18S рРНК, противоречит представлениям о повышенной скорости эволюции митохондриального генома у большинства организмов. На полученном филогенетическом древе (рис. 6) все пресноводные губки образуют один монофилетический кластер с высокой бутстреп-подцержкой. Внутри данного кластера имеется две группы, одна из которых состоит из представителей сем. Lubomirskiidae, а другая - из представителей семейств Spongillidae и Potamolepidae. Наибольшую бутстреп-поддержку получили группа, объединяющая всех пресноводных губок (100%) и кластер, объединяющий виды семейства Lubomirskiidae (96%). Филогенетические деревья, полученные другими методами анализа, имеют сходную топологию. Характер ветвления филогенетических деревьев, полученных на основе анализа последовательностей гена COXI, сходен с характером ветвления филогенетических деревьев, полученных на основе анализа последовательностей 18S рРНК. На этих дендрограммах семейства Spongillidae и Potamolepidae расположены ближе к общему предку всех пресноводных губок, а семейство Lubomirskiidae выглядит дивергировавшим позднее. Таким образом, согласно результатам анализа нуклеотидной последовательности COXI

100

451-

100

Ва1ка1овропд1'а гес?а* - Зига^сйеигз/с/'а раругасеа• Ва/ка/оэропд/а Шегте<На* Ва'1ка1озропд'1а ЬасИМега• Lubofn/rsíc/a Ьа/са/епв/б* ЭропдШа /асдеГггеи РоЫто!ер'к1ае ер х - Р1асозропд1а ер

- НаИс1опа ащиебиМиз

- ЭиЬегНиз ботипси!а

- НаНсИопс/па рамсеа

-МеМсИит зепИе

0 02

Рис. 6. Филогенетическое древо, полученное методом объединения ближайших соседей на основе последовательностей гена СОХ1. Цифрами показаны значения бутстреп-подцержки. Жирным шрифтом выделены последовательности, полученные в данной работе. • виды семейства ЬиЬопигзкНёае ■ вид семейства 8рог^ПН(1ае х вид семейства Ро1ато1ер1(1ае

гена, эндемичное семейство Ьикютиэкиске является монофилетичным, как и вся группа пресноводных губок.

Оценка времени дивергенции байкальских губок

Для приблизительной оценки времени дивергенции байкальских губок от космополитных пресноводных губок нами был использован ген первой субъединицы цитохром с оксидазы, эволюция которого более соответствует гипотезе молекулярных часов (Бассопе е1 а!., 1999), чем эволюция исследованных нами генов рРНК и интронных последовательностей.

Для оценки постоянства скорости нуклеотидных замен был применен двухкластерный тест и тест на отношение длин ветвей (Такегак1 е1 а!., 1995). Оценка равномерности эволюции гена СОХ1 у

Табл. 1. Генетические расстояния, подсчитанные по двух-параметровому методу Кимура на основе последовательностей СОХ1 гена для всех видов губок, входящих в анализ.

№ Вид 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И

1 БиЬеп/из дотипси1а

2 НаИс/гопЛгш ратсеа 0,081

3 НакЫопа ациеёисш$ 0,187 0,197

4 Ba¡kп!ospongш гескъ 0.205 0,193 0,195

5 Ba^Lalospong^a ЬааП^ега 0,205 0,193 0,195 0,000

6 ЬиЬопипкш Ьа1са1епш 0,205 0,193 0,195 0,000 0,000

7 Balkalospongla 1п1егтесЬа 0.205 0,193 0,195 0,000 0,000 0.000

8 ЗмаПяскемзкш раругасеа 0,207 0,195 0,201 0,004 0,004 0,004 0,004

9 Spongllla (асш^и 0,201 0,193 0,191 0,004 0,004 0,004 0.004 0,009

10 Ро!ато1ер^ае ¡р 0.213 0,205 0,199 0,013 0,013 0,013 0,013 0,018 0,010

И Р/асойропдю зр 0,167 0,190 0,180 0,161 0,161 0,161 0,161 0,163 0,157 0,163

12 Ме1пЛшт зет1е 0,264 0,272 0,258 0,240 0,240 0,240 0.247 0,242 0,205 0,248 0,274

байкальских и морских губок показала, что для многих ветвей филогенетического древа скорость эволюции не является постоянной (значение Z>1), поэтому расчет времени дивергенции пресноводных губок является приблизительным.

Проведен подсчет генетических дистанций по двухпараметровому методу Кимура для всех видов, входящих в анализ (Табл. 1). В заключение подсчитаны средние генетические дистанции между кластерами близкородственных видов. Так, средняя генетическая дистанция между семействами Lubomirskiidae и Spongillidae составила 0,5% нуклеотидных замен, между видами семейства Lubomirskiidae -0,2%, между пресноводными и морскими Porifera- 19%. Согласно палеонтологическим данным, возраст первых пресноводных губок оценивается в интервале от 50 до 150 млн. лет (Mancony, Pronzato, 2002). Учитывая это, а также полученные генетические дистанции между морскими и пресноводными губками, мы получили скорость накопления замен, равную около 0,1-0,4 % нуклеотидных замен за 1 млн. лет.

Стандартная скорость эволюции митохондриального генома многоклеточных равна 1-2% нуклеотидных замен за 1 млн. лет (Wolstenholme, 1992). Полученные нами данные показали замедленную скорость эволюции митохондриального генома у губок по сравнению со стандартными значениями. Замедленная скорость эволюции митохондриальных генов у низших беспозвоночных отмечается также в недавно опубликованных работах других авторов (Shearer et al., 2002). Основываясь на полученных результатах, мы получили следующие временные интервалы: для дивергенции между семействами Lubomirskiidae и Spongillidae - 1,3-3,8 млн. лет, для дивергенции видов внутри Lubomirskiidae - 0,5-1,5 млн. лет. Временные оценки, полученные нами при анализе гена первой субъединицы цитохром с оксидазы, хорошо согласуются с данными по другим бентосным организмам Байкала (Зубаков, 1997; Kaigorodova, 1999).

ВЫВОДЫ

1. На основании сравнительного филогенетического анализа генов 18S рРНК, COXI, бета-тубулина и ITS района рРНК доказано, что семейства Lubomirskiidae и Spongillidae являются монофилетичными, а мировая пресноводная фауна губок имеет общее происхождение.

2. Оценка времени дивергенции семейства Lubomirskiidae, проведенная на основе анализа последовательностей COXI гена, составляет 1,3-3,8 млн. лет, что не превышает геологического возраста озера Байкал и указывает на автохтонную эволюцию данного семейства.

3. Впервые показано, что накопление нуклеотидных замен у близкородственных видов губок происходит за счет вставок и делеций в области интронов ядерной ДНК, тогда как точечные замены в кодирующих областях ядерного и митохондриального генома накапливаются с меньшей скоростью. Эволюция митохондриального генома у губок является замедленной по сравнению с большинством других многоклеточных, и составляет 0,1-0,4 % нуклеотидных замен в 1 млн. лет.

4. Об относительной молодости сем. Lubomirskiidae свидетельствуют чрезвычайно малые генетические дистанции между видами этого семейства, по сравнению с дистанциями между видами внутри Spongillidae.

5. Внутри Lubomirskiidae вид Swartschewskia papyracea вероятно дивергировал раньше остальных видов.

6. Последовательности спейсеров рибосомной РНК (ITS1, ITS2) и интрона гена бета-тубулина могут быть использованы для идентификации видов у губок.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Masuda Y., Itskovich V., Weinberg E., Efremova S. Studies on the taxonomy and distribution of freshwater sponges in Lake Baikal // Int. Conference on Ancient Lakes: their Biological and Cultural Diversities (ICAL'97): Abstracts. Irkutsk, 1997. P. 218.

2. Masuda Y., Itskovich V., Weinberg E., Efremova S. Studies on the taxonomy and distribution of freshwater sponges in Lake Baikal // Animal Community, Environment and Phylogeny in Lake Baikal.

Otsuchi Marine Research Center: University of Tokyo Press. 1997. P. 21 -41.

3. Masuda Y., Itskovich V., Weinberg E.V., Efremova S.M. Study on the distribution of Baikalian sponges II 5th Int. Sponge Symposium 'Origin and Outlook': Abstracts. Brisbane, Australia. 1998. P. 46 - 47.

4. Itskovich V., Belikov S.I., Efremova S.M., Masuda Y. Molecular phylogeny of freshwater sponges (Families Lubomirskiidae and Spongillidae) and their relationships with sea sponges // 5th Int. Sponge Symposium 'Origin and Outlook': Abstracts. Brisbane, Australia. 1998. P. 30.

5. Masuda Y., Itskovich V., Veinberg E.V., Efremova S.M. A study on the distribution of freshwater sponges in Lake Baikal // Joint Int. Symposium on Lake Baikal: Abstracts. Irkutsk. 1998. P. 66 - 67.

6. Masuda Y., Itskovich V., Veinberg E.V., Efremova S.M. Perspective

studies of freshwater sponges in Lake Baikal // Berliner geowiss. Abh. Berlin. 1999. P. 329-332.

7. Masuda Y., Itskovich V., Weinberg E.V., Efremova S.M. A study on the

distribution of freshwater sponges in Lake Baikal // Biodiversity, Phylogeny and Environmental in Lake Baikal: Abstracts. Otsuchi Marine Research Center: University of Tokyo Press. 1999. P. 216.

8. Masuda Y., Itskovich V.B., Weinberg E.V., Efremova S.M. A study of the vertical distribution of freshwater sponges in the littoral zone of Lake Baikal // Biodiversity, Phylogeny and Environmental in Lake Baikal. Otsuchi Marine Research Center: University of Tokyo Press. 1999. P. 25-34.

9. Itskovich V.B., Belikov S.I., Efremova S.M., Masuda Y. Phylogenetic relationships between Lubomirskiidae, and some marine sponges according partial sequences of 18S rDNA // Biodiversity, Phylogeny and Environmental in Lake Baikal. Otsuchi Marine Research Center: University of Tokyo Press. 1999. P. 35 - 44.

10. Itskovich V.B., Belikov S.I., Efremova S.M., Masuda Y. Phylogenetic relationship between Lubomirskiidae, Spongillidae and some marine sponges according partial sequences of 18S rDNA // Memoirs of the Queensland Museum / Proceed. 5th Int. Sponge Symp. 1999. P. 275 -280.

11. Ицкович В Б., Беликов С.И., Ефремова С.М., Масуда Й. Изучение филогенетических связей пресноводных губок Байкала методом

анализа структур гена 18S рРНК // Сиб. экол. журн. 1999. № 6. С. 639-643.

12. Itskovich V.B., Belikov S.I., Efremova S.M., Masuda Y., Krasko A., Schröder H. C, Müller W. E.G. Monophyletic origin of freshwater sponges in ancient lakes based on partial structures of the COX1 gene // Third Int. Symposium "Ancient Lakes: Speciation, Development in Time and Space, Natural History": Abstracts. Novosibirsk: Nauka. 2002. P. 64.

13. Müller W.E.G., Efremova S.M., Itskovich V.B., Belikov S., Masuda Y., Krasko A., Müller I.M., Schröder H.C. New approaches to resolve the phylogenetic relationship of the freshwater sponges in lake Baikal // Third Int. Symposium "Ancient Lakes: Speciation, Development in Time and Space, Natural History": Abstracts. Novosibirsk: Nauka. 2002. P. 115.

14. Efremova S.M., Itskovich V.B., Parfenova V., Drucker V.V., Müller W.E.G., Schröder H.C. Lake Baikal: a unique place to study evolution of sponges and their stress response in an environment nearly unimpaired by anthropogenic perturbation // Cell Mol. Biol. 2002. V. 48, №4. P. 359-371.

15. Bonse D., Itskovich V., Janussen D., Korduan P., Masuda Y., Meixner M., Weinberg E. Evolutionary ecology of the endemic Poriferan family Lubomirskiidae and the reconstruction of the palaeoecological development in Lake Baikal based on sponge associations // VI International Sponge Conference: Abstracts. Rapallo: Boll. Mus. Inst, biol. Univ. Genova. 2002. P. 30 - 31.

16. Schröder H.C., Efremova S.M., Itskovich V.B., Belikov S.I., Masuda Y., Krasko A., Müller I.M. and Müller W.E.G. Molecular phylogeny of the freshwater sponges in Lake Baikal // J. Zool. Syst. Evol. Research. 2003. V.41.P. 80-86.

17. Шредер X.C., Ефремова C.M., Ицкович В.Б., Беликов С.И., Масуда Й., Краско А., Мюллер И.М., Мюллер В.Е.Г. Молекулярная филогения пресноводных губок озера Байкал // Тез. Межд. симпозиума "Живые клетки диатомей", посвященного 100-летию со дня рождения А.П. Скабичевского. Иркутск. 2004. С. 84 - 85.

18. Itskovich V.B., Belikov S.I., Efremova S.M., Masuda Y., Krasko A., Schröder H.C., Müller W.E.G.. Monophyletic origin of freshwater sponges in ancient lakes based on partial structures of COXI gene // Hydrobiologia. 2004 (in press).

Подписано к печати 29.07.2005 г. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 319. Издательство Института географии СО РАН 664033 г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 1

1 60 7 9

РНБ Русский фонд

2006-4 11005

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ицкович, Валерия Борисовна

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Краткая характеристика оз. Байкал

1.2. История изучения таксономии байкальских губок ю

1.3. История изучения происхождения пресноводной спонгиофауны

1.4. Современная систематика и характеристика губок Байкала

1.5. Молекулярно-генетические исследования губок

1.6. Функции и особенности эволюции исследованных генов

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Анализ нуклеотидных последовательностей фрагментов гена 18S рРНК

3.2. Анализ нуклеотидных последовательностей ITS1 и ITS2 районов рибосомной РНК

3.3. Разработка способа видовой идентификации губок с неопределенными морфологическими признаками

3.4. Анализ нуклеотидных последовательностей фрагментов гена бета-тубулина

3.5. Анализ нуклеотидных последовательностей фрагментов гена гена первой субъединицы митохондриальной цитохром . 53 соксидазы

3.6. Оценка времени дивергенции байкальских губок <59 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74 ВЫВОДЫ 77 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Молекулярная филогения и систематика пресноводных губок"

Байкальские губки (семейства Lubomirskiidae и Spongillidae) являются одним из главных компонентов литоральных экосистем озера. Семейство Lubomirskiidae является эндемиком озера Байкал. Распределение, таксономия и филогенетические связи этого семейства с другими не ясны (Ефремова, 2001 а, б). Нерешенным является вопрос и о происхождении губок Байкала наряду с другими семействами пресноводных губок, обитающими в древних озерах (Танганьика и Охрид). Проблема полифилетического или монофилетического происхождения мировой пресноводной фауны губок неоднократно привлекала внимание исследователей (Marshall, 1885; Brien, 1970; Volkmer-Ribeiro, De Rosa-Barbosa, 1978) и остается актуальной и в настоящее время.

Borchiellini e t a 1., 2004). Поэтому необходимо было провести подобные исследования и на пресноводных губках Байкала. Развитие методов, основанных на сравнении нуклеотидных последовательностей ДНК организмов, привело в последнее время к большому прогрессу в области систематики и эволюции. Использование в качестве анализируемых признаков последовательностей ДНК обладает важными преимуществами перед использованием морфологических признаков. На основе гипотезы молекулярных часов (Zuckerkandel, Pauling, 1962), анализ последовательностей ДНК позволяет не только установить филогенетические связи между видами, но и определить примерное время дивергенции видов от общего предка.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы являлось изучение эволюционных взаимоотношений и происхождения эндемичных байкальских и космополитных пресноводных семейств губок на основе сравнения нескольких генов. Задачи исследования:

1. Определить нуклеотидные последовательности фрагментов генов 18S рРНК, цитохром с оксидазы субъединицы I, бета-тубулина, а также ITS 1 и ITS2 районов рибосомной РНК исследуемых видов губок.

Научная новизна работы. В настоящей работе впервые для анализа филогении пресноводных губок были применены молекулярные методы исследования. Проведена оценка филогенетических отношений между видами семейств Lubomirskiidae и Spongillidae, а также их эволюционных связей с морской спонгиофауной на основе анализа фрагментов нескольких генов: 18S рРНК, цитохром с оксидазы субъединицы I, бета-тубулина и ITS района рибосомной РНК. Проведенный анализ нитронов генов является новым подходом в изучении молекулярной филогении эндемичных организмов Байкала. Анализ митохондриального гена был проведен впервые не только для пресноводных губок, но и для всей фауны Porifera.

В настоящей работе впервые показано, что семейства Lubomirskiidae и Spongillidae являются монофилетичными и имеют общее происхождение с третьим семейством пресноводных губок - Potamolepidae. Определены участки генов, которые являются генетическими маркерами видов и могут использоваться для целей геносистематики губок.

Практическая значимость работы. Губки, являющиеся биофильтраторами и играющие большую роль в процессах естественной очистки байкальской воды, являются важным объектом экологических исследований. Проведенные исследования филогении байкальских губок на основе анализа ряда генов важны для получения наиболее полной информации о видовом составе данной группы организмов, распределении по Байкалу, а также путях ее эволюции и ходе видообразования. Полученные данные помогут спланировать мероприятия по охране и рациональному использованию природных ресурсов Байкала. Учитывая, что губки являются продуцентами биологически активных веществ, большое практическое значение имеет также разработка методов геносистематики губок.

Внедрение в практику. Полученные нуклеотидные последовательности генов депонированы в международный компьютерный банк данных GenBank.

Основные положения, выносимые па защиту:

1. Семейства пресноводных губок Lubomirskiidae и Spongillidae являются монофилетичными.

2. Пресноводные семейства губок Lubomirskiidae, Spongillidae и Potamolepidae имеют общее происхождение.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены: на V международном симпозиуме по губкам ("5th International Sponge Symposium", Сидней, 1998); на VI международной конференции по губкам ("VI International Sponge Conference", Генуя, 2002); на Конференции по древним озерам ("Conference on Ancient Lakes: their Biological and Cultural Diversities (ICAL)", Иркутск, 1997); на Международном симпозиуме по озеру Байкал ("Joint International Symposium on Lake Baikal", Иркутск, 1998); на III международном симпозиуме "Видообразование в древних озерах (Third International Symposium "Ancient Lakes: Speciation, Development in Time and Space, Natural History", Иркутск, 2002); на Международной конференции "Живые клетки диатомей" ("The living diatom cells", Иркутск, 2004).

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 18 работ, из них четыре статьи в реферируемых журналах. Одна статья находится в печати.

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Ицкович, Валерия Борисовна

ВЫВОДЫ

5. Внутри Lubomirskiidae вид Swartschewskia papyracea вероятно дивергировал раньше остальных видов.

6. Последовательности спейсеров рибосомной РНК (ITS 1, ITS2) и интрона гена бета-тубулина могут быть использованы для идентификации видов у губок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последнее время таксономия губок активно пересматривается с применением молекулярно-генетических методов исследований. Однако до начала настоящей работы пресноводные семейства губок не изучались. Так, данные о последовательностях генов пресноводных губок долгое время отсутствовали в генном банке. Поэтому анализ филогении пресноводных губок на основе молекулярных данных, наряду с эндемичным байкальским сем. Lubomirskiidae, представлял большой интерес. Целью работы являлось изучение филогенетических взаимоотношений и таксономии байкальских и космополитных пресноводных семейств губок на основе сравнения нескольких генов.

Пресноводные губки подразделяются на 3 семейства: космополитное семейство Spongillidae и 2 эндемичных семейства: Lubomirskiidae (Байкал) и Potamolepidae (Танганьика). Многие авторы (Marshall, 1885; Volkmer-Ribeiro, De Rosa-Barbosa, 1978) предполагали многократное вселение морских губок в пресные воды, и, следовательно, полифилетическое происхождение пресноводных губок. Некоторые исследователи байкальских губок также считали, что предками Lubomirskiidae могут быть морские семейства (Miklucho-Maclay, 1870; Dybowsky, 1882; Annandale, 1913; Резвой, 1936). Поэтому первой задачей работы было установить, связаны ли в своем происхождении космополитное и эндемичные семейства губок, а также в какой последовательности произошла их дивергенция от морских предков. Полученные нами данные анализа гена 18S рРНК однозначно показали, что представители трех исследованных семейств пресноводных губок имеют общего предка. Наши результаты представляют несомненный интерес, поскольку опровергают гипотезу о полифилетическом происхождении пресноводных губок. Мнение о происхождении эндемичных губок Байкала от космополитных высказывалось ранее (Гуреева, 1969; Ефремова, 1982, 1986). Полученные нами результаты полностью подтвердили выводы Ефремовой (1982, 1986) о происхождении любомирскиид от спонгиллид, полученные на основе данных цитологических и эмбриологических исследований. Поскольку 18S рРНК слишком консервативна для анализа филогенетических взаимоотношений внутри семейств губок, для этих целей был проведен анализ гена COXI и интронов генов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Ицкович, Валерия Борисовна, Владивосток

1. Алексеева Н. П. Анатомо-цитологическая организация байкальской губки Swartschewskia раругасеа (Dyb.) // Эволюционная морфология беспозвоночных животных. JT., Наука, 1976. С. 74-80.

2. Берг JT. С. Рыбы Байкала // Ежегодн. Зоол. Муз. Акад. Наук. 1900. Т. 5. С. 326-372.

3. Верещагин Г. Ю. Два типа биологических комплексов Байкала // Труды Байкальской лимнологической станции АН СССР. 1935. Т.6. С. 199212.

4. Верещагин Г. Ю. Происхождение и история Байкала, его фауны и флоры // Труды Байкальской лимнологической станции АН СССР. 1940. Т. 10. С.73-239.

5. Гуреева М. А. О половом размножении байкальских губок // Докл. АН СССР. 1968. Т. 80, №5. С. 1253-1254.

6. Гуреева М. А. Размножение и развитие байкальских губок сем. Lubomirskiidae. Автореф. Дис. . канд. биол. наук. Л., 1969. 24с.

7. Ефремова С.М., Папковская М.В. Сперматогенез байкальской губки Lubomirskia baicalensis (Pallas). Ультраструктурное исследование // Арх. Анат. Гист. Эмбриол. 1980. Т. 79, вып. 12. С. 88-95.

8. Ефремова С.М. Морфология и развитие байкальской губки Lubomirskia baicalensis (Pallas) и филогенетические связи Lubomirskiidae с другими губками // Морфогенезы у губок. Тр. БиНИИ ЛГУ. 1981. № 33. С. 93-107.

9. Ефремова С.М. Проблемы и перспективы изучения байкальских губок // Новое о фауне Байкала. Н.: Наука. Сиб. Отд-ние, 1982. С. 38-43.

10. Ефремова С.М. Эмбриология губок семейства Lubomirskiidae и вопросы происхождения спонгиофауны Байкала // Онтогенез. 1986. Т. 17, №14. С. 427-428.

11. Ефремова С. М. Губки (Porifera) // Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна. Том 1. Озеро Байкал. Книга 1 // Н.: Наука, 2001а. С. 179-192.

12. Ефремова С. М. Новый род и новые виды губок сем. Lubomirskiidae Rezvoj, 1936. Том 1. Озеро Байкал. Книга 2 // Н.: Наука, 20016. С. 208.

13. Кирильчик С. В., Слободянюк С. Я.Эволюция фрагмента гена цитохрома b митохондриальной ДНК некоторых байкальских и внебайкальских видов подкаменщиковых рыб // Мол. Биол. 1997. Т. 31(1). С. 168— 175.

14. Кожов М.М. Животный мир озера Байкал. Ирк.: Огиз, 1947. 300 с.

15. Кожов М. М. Очерки по байкаловедению. Ирк.: Огиз, 1972. 252 с.

16. Колтун В. М. Развитие индивидуальности и становление индивида у губок // Губки и Книдарии: современное состояние и перспектива исследований. JL: Наука, 1988. 123с.

17. Кумарев В. П., Баранова JI. В., Кобзев В. Ф., Кузнеделов К. Д., Середин Ю. Г. Быстрый автоматический синтез полидезоксинуклеотидов// Биоорганическая химия. 1988. Т. 14(2). С. 276-278.

18. Макушок М. Е. К вопросу происхождения спонгиофауны озера Байкал // Русск. Зоол. Журн. 1925. Т. 5, вып.4. С. 50-73.

19. Макушок М. Е. К систематике байкальских губок. I. Роды Lubomirskia Dyb. и Swartschewskia п. nov. // Русск. Зоол. Журн. 1927а. Т. 7. вып.З. С. 124-128.

20. Макушок М. Е. К систематике байкальских губок. II. О новом роде байкальской фауны Baikalolepis fungiformis nov. sp. // Русск. Зоол. Жури. 19276. Т. 7, вып.З. С. 124-128.

21. Мартинсон Г. Г. Происхождение фауны Байкала в свете палеонтологических исследований // Докл. АН СССР. 1958. Т. 120, №5. С. 1155-1158.

22. Мартинсон Г. Г. Проблемы происхождения фауны Байкала // Зоол. Журнал. 1967. Т. 46, вып. 10. С. 1594-1598.

23. Резвой П. Д. Пресноводные губки (Сем. Spongillidae и Lubomirskiidae) // Фауна СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1936. Т. 2, вып. 2. 124с.

24. Сварчевский Б. А. Материалы по фауне губок Байкальского озера // Зап. Киевск. Об-ва естествоиспыт. 1902. Т. 17, вып. 2. С.329-352.

25. Сварчевский Б. А. Спонгиологические очерки // Труды Ирк. Отд. Об-ва естествоиспыт. СССР. 1923. Т. 1, вып. 1. С. 1-29.

26. Сингер М., Берг П. Гены и геномы. Том 2. Пер с англ. М.: Мир. 1998. С. 173-175.

27. Старобогатов Я. И. Фауна моллюсков и зоогеографическое районирование континентальных водоемов Земного шара. Л.: Наука, 1970. 372с.

28. Сукачев Б. Несколько новых данных о губках оз. Байкала // Тр. СПб. Об-ва естествоиспыт. 1895. Т.25, вып.2. С. 1-19.

29. Тимошкин О. А., Мазепова Г.Ф, Мельник Н.Г. и др. Атлас и определитель пелагобионтов Байкала (с краткими очерками по их экологии). Н.: Наука, 1995. С. 14.

30. Тихонов А. Н. Молекулярные моторы. Часть 2. Молекулярные основы биологической подвижности // СОЖ. 1999. №6. С. 17-24.

31. Altschul S. F., Madden Т. L., Schaffer A. A., Zhang J., Zhang Z., Miller W., Lipman D. J. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs // Nucleic Acids Res. 1997. V. 25 (17): 389-402.

32. Alvarez de Glasby B. The phylogenetic relationships of the family Axinellidae, Porifera, Demospongiae // PhD thesis. The Australian national university. Canberra. 1998. P. 1-34.

33. Annandale N. Notes on some sponges from Lake Baikal in the collection of the Imperial Academy of Sciences, St. Petersburg // Annual Museum Zoology Academy Sciences of St. Peterburg. 1913. V. 18. P. 96-101.

34. Annandale N. Futher notes on the Sponges of Lake Baikal // Rec. Ind. Mus. 1914. V.10. P.137-148.

35. Arndt W. Ochridaspongia rotunda n.g., n.sp., ein neuer Siisswasserschwamm aus dem Ochridasee//Arch. Hydrobiol. 1937. V. 31. P. 636-677.

36. Borchiellini C., Boury-Esnault N., Vacelet J., Le Parco Y. Phylogenetic analysis of the Hsp70 sequences reveals the monophyly of metazoan and specific phylogenetic relationships between animals and fungi // Mol. Biol. Evol. 1998. V. 15:647-655.

37. Borchiellini C., Chombard C., Manuel M., Alivon E., Vacelet J., Boury-Esnault N. Molecular phylogeny of Demospongiae: implications for classification and scenarios of character evolution // Mol. Phylogenet. Evol. 2004. V. 32. P. 823-837.

38. Boury-Esnault N., Sole-Cava A. M., Thorpe J. P. Genetic and cytological divergence between colour morphs of the Mediterranean sponge oscarella lobularis Schmidt porifera demospongiae oscarellidae // J. Nat. Hist. 1992. V. 26. P. 271-284.

39. Boute N., Exposito J. Y., Boury-Esnault N., Vacelet J., Noro N., Miyazaki K., Yoshigato Y., Garrone R. Type IV collagen in sponges, the missing link in basement membrane ubiquity // Biol. Cell. 1996. V.88. P. 37-44.

40. Braekman J. C., Daloze D., Stoller C., van Soest R.W.M. Chemotaxonomy of agelas porigera demospongiae // Biochem. Syst. Ecol. 1992 . V. 20. P. 417-431.

41. Brasier M., Green O., Shields G. Ediacarian sponge spicule clusters from southwestern mongolia and the origins of the Cambrian fauna // Geology. 1997. V. 25, P. 303-306.

42. Brien P. 1970. Les Potamolepides africaines nouvelles du Luapula et du Lac Моего // Symposia of the Zoological Society of London. V. 25 P. 163186.

43. Capaldi R. A., Malatesta F., Darley-Usmar V. M. Structure of cytochrome с oxidase//Biochimica et biophysica acta. 1983. V. 726, P. 135-148.

44. Cavalier-Smith Т., Allisopp M. Т. E. P., Chao E.E., Boury-Esnault N., Vacelet J. Sponge phylogeny, animal and nervous system monophyly: 18S rRNA evidence // Can. J. Zool. 1996. V. 74. P. 2031-2045.

45. Chombard C., Tillier S., Boury-Esnault N., Vacelet J. Polyphyly of 'sclerosponges' (Porifera, Demospongiae) supported by 28S ribosomal sequences//Biol. Bull. 1997. V. 193. P. 359-367.

46. Chombard C., Boury-Esnault N. and Tillier S. Reassessment of homology of morphological characters in tetractinellid sponges based on molecular data// Syst. Biol. 1998. V. 47 (3) P. 351-366.

47. Christen R., Ratto A., Baroin A., Perasso R., Grell K. G., Adoutte A. An analisys of the origin of metazoans, using comparisons of partialsequences of the 28S rRNA, reveals an early emergence of triploblasts // EMBOJ. 1991. V. 10. P. 499-503.

48. Collins A. G. Evaluation multiple alternative hypotheses for the origin of bilateria:an analysis of 18S rRNA molecular evidence // Proc. Natn. Acad. Sci. U.S.A. 1998. V. 95. P.15458-15463.

49. Degnan В. M., Degnan S. M., Naganuma Т., Morse D. The ETS multigene family is conserved throughout the metazoa // Nucl. Acids Res. 1993. V. 21 P. 3479-3484.

50. Draber P., Draberova E. Gamma-tubulins and their functions // Cyt. Gen. 2003. V. 37:2. P. 3-10.

51. Dybowsky W. Studien uber die Spongien des Russischen Reiches // Memoirs of the Academy of Imperial Sciences of St. Peterburg. 1882. V. 7:1. P. 71.

52. Efremova S. M. The evolutionary pathways of baikalian sponges // 'Baikal as a Natural Laboratory for Global Change' INTAS-RAS SB Workshop: Abstracts. Irkutsk, 1994. V. 5. P 15.

53. Erpenbeck D., Breeuwer J. A. J., van der Velde H. C., van Soest R. W. M. Unraveling host and symbiont phylogenies of halichondrid sponges (Demospongiae, Porifera) using a mitochondrial marker // Marine biology. 2002. V. 141. P. 377-386.

54. Felsenstein J. PHYLIP (Phylogeny Inference Package). Version 3.5c // Executables for 386/486/Pentium Windows systems. University of Washington: Washington, 1995.

55. Folmer О., Black M., Hoeh W., Lutz R., Vrijcnhoek R. 1994. DNA primer for amplification of mitochondrial cytochrome с II Mol. Mar. Biol. Biotech. № 3. P. 294-299.

56. Fromont J. P., Bergquist P.R. Structural characters and their use in sponge taxomomy; when is a sigma not a sigma? // In Rutzler K. (ed.) New perspectives in sponge biology. Washington: Smithsonian institution press, 1990. P. 273-278.

57. Gething M. J., Sambrook J. P. Protein folding in the cell // Nature. 1992. V. 355. P. 33-45.

58. Gustincich S., Manfioletti G., Del Sal G., Schneider C., Carnincy P. A fast method for high-quality genomic DNA extraction from whole human blood// Biotechniques. 1991. V. 11 (3) P. 298-300.

59. Halanych K.M. 5S ribosomal RNA sequences inappropriate for phylogenetic reconstruction //Mol. Biol. Evol. 1991. V. 8. P. 249-253.

60. Harrison F.W., Warner B.G. Fossil freshwater sponges (Porifera Spongilllidae from Western Canada an overlooked group of Quaternary palaeoecological indicators//Trans. Am. Microsc. Soc., 1986. V. 105(2). P. 110-120.

61. Hooper J. N. A., van Soest R. W. M. Class Demospongiae Sollas, 1885 // In: Hooper J. N. A., van Soest R.W.M. (eds) Systema Porifera: A Guide to the Classification of Sponges, vol. 1. New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 2002. P. 15-18.

62. Hirabayashi J., Kasai К. I. Evolution of animal lectins // In: Muller W. E. G. (ed.) Molecular evolution evidence for monophyly of metazoan. Berlin: Springer, 1998. V. 19. Springer: Berlin. P. 45-88.

63. Huelsenbeck J. P. MrBayes: Bayesian Inferences of Phylogeny (software). 2000. University of Rochester: NY.

64. Kaygorodova I., Sherbakov D., Martin P., Verheyen E. Molecular phylogenetic study of endemic Lumbriculidae (Oligochaeta) from Lake Baikal (Russia)

65. Seventh Congress of the European Society for Evolutionary Biology: Abstracts. Barcelona, Spain. 1999. V. 2. P. 156.

66. Kelly-Borges M., Bergquist P. R., Bergquist P. L. Phylogenetic relationships within the order hadromerida porifera demospongiae tetractinomorpha as indicated by ribosomal RNA sequence comparisons // Biochem. Syst. Ecol. 1991. V. 19. P. 117-125.

67. Kelly-Borges M., Pomponi S. 1994. Phylogeny and classification of lithistid sponges (Porifera, Demospongiae): a preliminary assessment using ribosomal DNA sequence comparisons // Mol. Mar. Biol. Biotech. V. 3. P. 87-103.

68. Kobayashi M., Satoh N. Early evolution of the metazoa: An inference from the elongation factor-la // In: Miiller W. E. G. (ed.) Molecular evolution evidence for monophyly of metazoan. Berlin: Springer, 1998. V. 19. P. 177-185.

69. Kobayashi M., Takahashi M., Wada H., Satoh N. Molecular phylogeny inferred from sequences of small subunit ribosomal DNA, supports the monophyly of the metazoan // Zoological Science. 1993. V. 10(5). P. 827-833.

70. Komiya H., Hasegawa M., Takemura S. Nucleotide sequences of 5S rRNAs from sponge Halichondria japonica and tunicate Halocynthia roretzi and their phylogenetic position // Nucl. Acids. Res. 1983. V. 11. P. 19691974.

71. Koziol C. N., Kobayashi N., Miiller I. M., Miiller W. E. G. Cloning of sponge heat schock proteins: evolutionary relationships between the major kingdoms//J. Zool. Syst. Evol. Res. 1998. V. 36. P. 101-109.

72. W.-H. Molecular evolution // USA Sunderland Massachusetts: Sinauer Associates, Inc. Publishers, 1997. 487 P.1.ng E. O., Dawid I. B. Repeated genes in eukaryotes // Ann. Rev. Biochem. 1980. V. 43. P. 727.

73. Marshall W. On some new siliceous sponges collected by M. Pechuel-Losche in the Kongo // Annals and Magazine of Natural History. 1885. V. 12. P. 391-412.

74. Masuda Y. A scanning electron microscopy study on spicules, gemmule coats, and micropyles of japanese freshwater sponges // In: Watanabe Y., Fusetani N. (eds). Sponge sciences. Multidisciplinary perspectives. Tokyo: springer, 1998. P. 295-310.

75. Mats V. D. The structure and development of the Baikal rift depression // Earth-Sci. Rev. 1993. V. 34. P. 81-118.

76. Medina M., Weil E., Szmant A. M. The Montastraea annularis species complex from a molecular approach // VIII International CoralReef SymposiumrAbstract. Balboa, Panama: Smithsonian Tropical Research Institute. 1996. P. 131.

77. Miklucho-Maclay N.N. Uber einige Schwamme des nordlichen stillen oceans und des Eismeeres // Mem. Acad. Sc. St. Petersbourg. 1870. Ser. 7, V. 15 (3). P. 1-24.

78. Olsen G. J., Lane D. J., Giovannoni S. J., Pace N. R. Microbial ecology and evolution: a ribosomal RNA approach // Ann. Rev. Microbiol. 1986. V. 40. P. 337-365.

79. Pallas P. S. Reise durch verschiedene Provinzen des Russischen Reiches. SPb., 1771. T. 3(2). P. 710.

80. Pancer Z., Kruse M., Miiller I., Miiller W. E. G. On the origin of metazoan adhesion receptors: cloning of integrin a subunit from the sponge Geodia cydonium II Mol. Biol. Evol. 1977. V. 14. P. 391-398.

81. Pearson R. Climate and evolution. Academic Press: London, New York, San Francisco. 1978. 274P.

82. Penney J. Т., Racek A. A. Comprehensive revision of a worldwide collection of freshwater sponges (Porifera Spongillidae) // U.S. National Museum Bulletin. 1968. V. 272 . P. 1-173.

83. Peterson K. J., Addis J. S. Clypeatula cooperensis gen. п., sp. п., a new freshwater sponge (Porifera, Spongillidae) from the Rocky Mountains of Montana, USA // Zool Scr. 2000. V. 29(3). P. 265-274.

84. Saccone S., de Giorgi C., Gissi C., Pesole G., Reyes A. Evolutionary genomics in metazoan: the mitochondrial DNA as a model system // Gene. 1999. V. 238. P. 194-209.

85. Sambrook J., Fritsch E. F., Maniatis T. Molecular cloning: a laboratory manual.

86. Seimiya M., Naito M., Watanabe Y., Kurosawa Y. Homeobox genes in the freshwater sponge Ephydatia fluviatdis II In: Muller W. E. G. (ed.) Molecular evolution evidence for monophyly of metazoan. Berlin: Springer, 1998. V. 19. P. 133-155.

87. Shearer Т. M., van Open J. H., Romano S. L., Worheide G. Slow mitochondrial DNA sequence evolution in the Anthozoa (Cnidaria) // Molecular Ecology. 2002. V.l 1. P. 2475-2487.

88. Sherbakov D.Yu., Kamaltynov R.M., Ogarkov J.В., Verheyen E. Patterns of evolutionary change in Baikalian Gammaridae inferred from DNA sequences (Crustacea, Amphipoda) // Molecular Phylogeny andЩ

89. Evolution. 1998. V. 10(2). P. 160-167.

90. Sherbakov D.Yu., Kamaltynov R.M., Ogarkov O.B., Vainola R., Vainio J.K., Verheyen E. On the phylogeny of Lake Baikal amphipods in the light of mitochondrial and nuclear DNA sequence data // Crustaceana. 1999. V. 72(8). P. 911-919.

91. Soest R. W. M., van Toward a phylogenetic classification of sponges // In: Rutzler K. (ed.) New perspectives in Sponge Biology. Washington: * Smithsonian Institution Press, 1990. P. 344-350.

92. Soest R. W. M., van Demosponge higher taxa classification reexamined // In: Reitner J., Keupp H. (eds) Fossil and recent sponges. Berlin: Springer-Verlag, 1991. P. 54-71.

93. Sole-Cava A. M., Thorpe J. P. Genetic differentiation between morphotypes of the marine sponge Suberitus ficus, Demospondiae, Hadromerida // Mar. Biol. 1986. V. 93. P. 247-253.

94. Sole-Cava A. M., Clatau M., Boury-Esnault N., Borojevic R., Thorpe P. Genetic evidence for cryptic speciation in allopatric population of two * cosmopolitan species of the calcareous sponge genus Clathrina II Mar.

95. Biol. 1991. V. 111. P. 381-386.

96. Sole-Cava A. M., Boury-Esnault N. Patterns of intra and interspecific divergence in marine sponges // Mem. Queensland Mus. 1999. V. 44. P. 591-602.

97. Strimmer K., von Haeseler A. Likelihood-mapping: a simple method to visualize phylogenetic content of a sequence alignment // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. P. 6815-6819.

98. Takezaki N., Rzhetsky A., Nei M. Phylogenettic test of the molecular clock and linearized trees//Mol. Biol. Evol. 1995. V.12. P.823-833.

99. Volkmeir-Ribeiro C., De Rosa-Barbosa R. Neotropical freshwater sponges of the family Potamolepidae Brien, 1967 // In: Levi C., Boury Esnault N. (eds) Biologie des Spongiaires. Paris: Centre National de la Recherche Scientifique, 1978. P. 503-511.

100. Volkmeir-Ribeiro C., Watanabe Y. Sanidastra yokotonensis, n.gen. and n. sp. of freshwater sponge from Japan // Bulletin of the National Science Museum ' Tokyo, Zoology. 1983. V. 9. P. 151-159.

101. Volkmeir-Ribeiro C. A new insight into the systematics, evolution and taxonomy of freshwater sponges // In: Rutzler K. (ed.) 'New perspectives in sponge biology' Washington: Smithsonian Institution Press, 1990. P. 323-331.

102. Weinberg E., Eckert C., Mehl D., Mueller J., Masuda Y., Efremova S. Extant and fossil spongiofauna from the underwater Academician ridge of Lake Baikal (Sibiria) // Memoirs of the Queensland Museum. 1999 6. V.44(8). P. 651-657.

103. Weinberg E. The sponge fauna of Lake Baikal in the Late Pliocene // Russian Geology and Geophysics. 2001. V. 1(2). P. 130-137.

104. West L., Powers D. Molecular phylogenetic position of hexactinellid sponges in relation to Protista and Demospongiae // Mol. Mar. Biol. Biotech. 1993. V. 2. P. 71-75.

105. Wolstenholme D. R. Animal mitochondrial DNA: structure and evolution // Int. Rev. Cyt. 1992. V. 141. P. 173-216.

106. Yoon H. S., Lee J. Y., Boo s. M., Bhattacharya D. Phylogeny of Alariaceae, Laminariaceae and Lessoniaceae (Phaeophyceae) based on plastid-encoded rubisco spacer and nuclear-encoded ITS sequence comparisons // Mol. Phylogenet. Evol. V. 21(2). P. 231-243.

107. Zrzavy J. P., Mihulka S., Kepka P., Bezdek A. Phylogeny of the Metazoa based on morphological and 18S ribosomal RNA evidence // Cladistics. 1998.4 V. 14. P. 249-285.

108. Zuckerkandel E., Pauling L. Molecular disease, evolution, and genetic heterogeneity // In: Kasha P., Pullman B. (eds) Horizons in Biochemistry. New York: Academic Press, 1962. P. 189-225.

Информация о работе

Ицкович, Валерия Борисовна
кандидата биологических наук
Владивосток, 2005
ВАК 03.00.15

Диссертация

Молекулярная филогения и систематика пресноводных губок - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно