Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Взаимодействие популяций лесной куницы и соболя в зоне симпатрии: генетический аспект

ВАК РФ 03.02.04, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Взаимодействие популяций лесной куницы и соболя в зоне симпатрии: генетический аспект"

На правах рукописи

т

Пнщулина Софнко Левановна

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОПУЛЯЦИЙ ЛЕСНОЙ КУНИЦЫ И СОБОЛЯ В ЗОНЕ СИМПАТРИИ: ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ

03.02.04 - зоология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Москва-2013

005544985

Работа выполнена в Лаборатории поведения и поведенческой экологии млекопитающих Федерального государственного бюджетного учреждении науки Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Научный руководитель: Рожнов Вячеслав Владимирович

член-корр. РАН, д.б.н., заведующий лабораторией поведения и поведенческой экологии млекопитающих Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Официальные оппоненты: Чабовский Андрей Всеволодович

д.б.н., заведующий лабораторией популяционной экологии Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Банникова Анна Андреевна к.б.н., старший научный сотрудник кафедры зоологии позвоночных биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук

Защита состоится 17 декабря 2013 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 002.213.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук по адресу: 119071, г. Москва, Ленинский проспект, д. 33. Тел./факс 8(495)952 35 84, email: admin@sevin.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Отделения биологических наук Российской академии наук по адресу 119071, г. Москва, Ленинский проспект, д. 33.

Автореферат и объявление о защите размещены на сайте ВАК Минобрнауки РФ по адресу: www.vak.ed.gov.ru и на сайте Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук по адресу: www.sevin.ru 14 ноября 2013 г. Автореферат разослан 14 ноября 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

к.б.н. Елена Александровна Кацман

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Лесная куница {Maries martes L.) и соболь (М zibellina L.) - два вида, самостоятельность которых не вызывает сомнений у зоологов. С XVIII в. известно, что в зоне симпатрии этих ценных пушных видов на Северном Урале встречаются особи, характеризующиеся промежуточными фенотипическими признаками - кидасы, которых считают гибридами лесной куницы и соболя. В середине XX в. предпринимались попытки найти подтверждение гибридного происхождения кидасов и выявить диагностические признаки, которые позволили бы отличать гибридные особи от особей родительских видов, но они не дали однозначного решения. Собственно возможность гибридизации лесной куницы и соболя была подтверждена экспериментально: в условиях неволи удавалось получать гибридов первого поколения только от скрещивания самки лесной куницы и самца соболя, а также потомство от спаривания самки кидаса с самцом куницы. Плодовитость самцов кидасов осталась недоказанной. На основе этих единичных экспериментов был сделан вывод о частичной плодовитости кидаса, и о появлении в зоне гибридизации не только гибридов первого поколения, но и последующих, а также возвратных скрещиваний с родительскими видами. Однако этих данных недостаточно для оценки интенсивности гибридизации в естественных условиях. В итоге в отношении этого процесса сформировались две альтернативные точки зрения: П.Б. Юргенсон (1947) и большинство других исследователей считали гибридное происхождение кидасов доказанным, тогда как В.Н. Павлинин (1963) показал, что диагностические признаки, приводимые разными авторами, зачастую противоречивы, и высказал обоснованные сомнения в гибридном происхождении большей части особей кидасов, в связи с широкой морфологической изменчивостью лесной куницы и соболя в зоне совместного обитания.

В настоящее время вопросы о взаимоотношениях симпатрических видов успешно решают с применением комплекса методических подходов, главной составляющей которых является молекулярно-генетический анализ. Однако при общей достаточно подробной изученности молекулярно-генетической изменчивости представителей куньих, соболь, общепризнанно имеющий самый ценный мех в мире и обитающий в основном на территории России, оставался практически не исследованным. Влияние на филогеографию соболя в плейстоценовое время динамики ареала, локализация гляциальных рефугиумов, характер расселения вида в голоцене, последствия резкого сокращения численности и массовых реакклиматизацонных мероприятий последнего времени остаются неясными. Лесная куница, являющаяся охраняемым видом в большинстве стран Европы, изучена несколько лучше благодаря работам самого последнего времени (Pertoldi et al., 2008; Ruiz-Gonzalez et al., 2013).

Кроме основной зоны симпатрии на Северном Урале известна зона совместного обитания лесной куницы и соболя в Западной Сибири. В последние годы отмечается продвижение лесной куницы глубоко на восток по Западной Сибири, однако в связи с известными трудностями в дифференциации этих двух видов в районах совместного обитания самые восточные находки требуют проверки.

Таким образом, филогеография, генетическое разнообразие лесной куницы и соболя малоисследованы, масштабы гибридизации в природе и направление этого процесса неизвестны. Это определяет необходимость изучения их с применением методов молекулярно-генетического анализа.

Цель исследования - описать филогеографическую структуру у лесной куницы и соболя, подтвердить или опровергнуть факт гибридизации этих видов в зоне симпатрии и оценить направление процесса гибридизации.

Задачи исследования.

1) Изучить генетическую структуру популяций лесной куницы (с помощью анализа мтДНК и яДНК) в разных частях ареала.

2) Изучить генетическую структуру популяций соболя (с помощью анализа мтДНК и яДНК) в разных частях ареала.

3) Определить наличие генетических гибридов и их долю по отношению к родительским формам в симпатрических популяциях лесной куницы и соболя, оценить направление гибридизации.

4) Сопоставить генетическую и фенотипическую структуру населения изучаемых видов в зоне симпатрии.

Научная новизна. Впервые с помощью молекулярно-генетических методов исследован процесс гибридизации в природе лесной куницы и соболя, подтверждена обычность гибридизации в местах совместного обитания этих двух видов и уточнены масштабы этого процесса в разных районах зоны симпатрии. Впервые получены данные по молекулярно-генетической изменчивости лесной куницы на территории России, а также соболя Евразии, которые проливают свет на последствия его истребления в XX в. и последующих реакклиматизационных работ.

Теоретическая и практическая значимость работы. Показано, что генетические маркеры (ряд микросателлитных локусов), разработанные для других видов, могут успешно использоваться для исследования изменчивости лесной куницы и соболя, а также для их дифференциации. Знания о генетических характеристиках отдельных популяций в перспективе могут быть использованы для идентификации географического района происхождения пушного сырья. Депонированные в международной базе Генбанк последовательности участка контрольного региона мтДНК (НС2637183-637265, 0(^260462-260531) позволят научному сообществу продолжать исследование этих видов в дальнейшем.

Методы исследования. Для исследования популяций лесной куницы и соболя использованы методы молекулярно-генетической диагностики, а также дискриминантный анализ краниометрических признаков.

На защиту выносятся следующие положения:

1) Гибридизация между лесной куницей и соболем в зоне симпатрии происходит постоянно.

2) В зоне симпатрии определение особей по фенотипу затруднительно, так как за кидасов в основном принимают особей родительских видов, уклонившихся по морфологическим признакам от типичного большинства, и в то же время часть

генетических гибридов не попадает в поле зрения исследователей, фенотипически не отличаясь от одной из родительских форм.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на 16 международных и всероссийских конференциях, съездах и конгрессах, в том числе: "Современные проблемы зоо- и филогеографии млекопитающих" (Пенза, 2009), "Животный мир горных территорий" (Нальчик, 2009), "Актуальные проблемы экологии и эволюции в исследованиях молодых ученых" (Москва, 2010, 2012), "IX Съезд Териологического общества при РАН" (Москва, 2011), "Ломоносов" (Москва, 2011, 2012), "Экология: сквозь время и расстояние" (Екатеринбург, 2011), "Изучение и освоение морских и наземных экосистем в условиях арктического и аридного климата" (Ростов-на-Дону, 2011), "Современные достижения в популяционной, эволюционной и экологической генетике" (Владивосток, 2011), "VI Европейский Маммологический конгересс" (Париж, 2011), "XXX IUGB конгресс" (Барселона, 2011), "Актуальные проблемы современной териологии" (Новосибирск, 2012), "Молекулярно-генетические подходы в таксономии и экологии" (Ростов-на-Дону, 2013), "Биология и сохранение куньих в природе» (Оксфорд, 2013), "11 Всемирный Маммологический конгресс" (Белфаст, 2013).

Публикации. По теме работы опубликовано 20 работ, из них 3 в изданиях рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Текст изложен на 122 страницах. Текст иллюстрирован 15 рисунками и содержит 20 таблиц. Библиографический список содержит 143 наименования, из них 53 на иностранных языках.

Личный вклад автора. Автором лично проведен молекулярно-генетический анализ и обработка данных, а также краниометрические измерения и сбор дентоматериала из коллекции черепов куньих в Печоро-Илычском государственном биосферном заповеднике.

Благодарности. Автор глубоко признателен д.б.н., чл.-корр. РАН

B.В. Рожнову, под руководством которого выполнена данная работа. Особую благодарность хочу выразить к.б.н. И.Г. Мещерскому за помощь в освоении методов молекулярной диагностики и постоянное внимание к работе. Автор благодарен д.б.н. М.В. Холодовой заведующей кабинета методов молекулярной диагностики ИПЭЭ РАН и всем коллегам за предоставленную возможность работы и советы. Благодарю за помощь в обработке краниметрических данных и методические замечания сотрудников Зоомузея МГУ к.б.н. О.Г. Нанову, д.б.н. И.Я. Павлинова, к.б.н. Е.Г. Потапову, к.б.н. A.A. Лисовского, а также B.C. Лебедева за ценные советы при обсуждении работы. Автор благодарит руководство Печоро-Илычского государственного заповедника за предоставленную возможность работы с коллекцией черепов куньих. Выражаю глубокую признательность к.б.н. Л.В. Симакину и к.б.н.

C.Н. Каштанову, а также д.б.н. A.B. Абрамову, д.б.н. Н.С. Москвитиной, М. Вользану, д.б.н. В.М. Сафронову, д.б.н. А.Р. Груздеву, к.б.н. О. В. Шпак, к.б.н. Е.М. Литвиновой, к.б.н. В.М. Малыгину, оказавшим помощь в сборе образцов.

Работа выполнена в рамках Программ фундаментальных исследований Президиума РАН "Живая природа: современное состояние и проблемы развития",

"Биологическое разнообразие", ОБН РАН "Биологические ресурсы России: Оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга" и ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" (лот № 4 "Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области общей биологии и генетики", проект № 2009-1.1-141-063-021 "Экологические и генетические механизмы устойчивости популяций, сохранения редких видов и биоразнообразия").

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение

Во Введении обоснована актуальность темы, поставлена цель и задачи исследования.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Рассмотрен феномен межвидовой гибридизации у млекопитающих в рамках биологической и других концепций вида, основные морфологические (в т.ч. диагностические) особенности, экология, подвидовая структура и географическая изменчивость лесной куницы и соболя. Рассматриваются взгляды исследователей на историю формирования ареалов и зоны симпатрии исследуемых видов, на проблему гибридизации лесной куницы и соболя, особенности применения методов молекулярно-генетического анализа в изучении генетической изменчивости и гибридизации близких видов; известные данные об изменчивости нуклеотидных последовательностей мтДНК и аллельного состава микросателлитных локусов у представителей рода Martes.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ 2.1. Общий обзор материала

В работе использован дентоматериал из коллекции Печоро-Илычского заповедника и спиртовые образцы из данного района. Всего проанализированы образцы тканей от 154 лесных куниц, 217 соболей и 149 кидасов (в соответствии с определением коллекторов). Изучен также материал из зоны симпатрии в Омской области (11 лесных куниц, 17 кидасов, 32 соболя), из Томской области (2 кидаса и 11 соболей).

Были исследованы также образцы тканей лесной куницы из Кавказского заповедника (дентоматериал), европейской части России и из Польши, и соболя из Среднеколымского района Якутии, районов Хабаровского края, Чукотского автономного округа, Курагинского и Тунгусско-Чунского районов Красноярского края, Братского и Катангского районов Иркутской области, Нанайского района Хабаровского края, Камчатского края.

Индивидуальные последовательности контрольного региона мтДНК (495 н.п.) были получены для 598 представителя рода Martes, для 793 особей были получены данные фрагментного анализа 10 микросателлитных локусов яДНК, и для 33 особей были получены индивидуальные последовательности гена второй субъединицы НАДФ-дегидрогеназы (ND2) мтДНК.

Географическое происхождение особей и объем исследованного материала приведены приведены на Рисунке 1 и в Таблице 1.

2.2. Использование морфологических признаков для разделения форм в зоне симпатрии

Краниометрический анализ. Для проверки определения коллекторами и последующего использования в молекулярно-генетическом анализе образцов исследованных животных были проанализированы 40 краниометрических признаков (83 черепа из коллекции Печоро-Илычского заповедника, из них 30 - лесной куницы, 30 - соболя, 23 - кидаса). Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Statistica 6.0.

Морфотипическая изменчивость зубов. Кроме того для 226 особей были определены морфотипы зубов по Гимранов (2012).

Проверка результатов на случайность с помощью рандомизации данных показала, что результаты для М. martes и М. zibellina достоверно отличаются от случайных, так как реальные значения дистанций (12,6) оказываются значительно больше и не попадают в интервал разброса дистанций (0,001-2,7), полученных на рандомизированных данных. В отличие от этого, результаты по кидасу близки к случайным. Полученные значения дистанций Махапанобиса между соболем и кидасом практически одинаковы: по исходным данным - 5,7, по рандомизированным данным интервал 0,2 - 4,7. Для пары лесная куница и кидас - 6,5 интервал 0,1 - 2,9 соответственно, что также говорит о достаточно случайном характере отличий. По краниометрическим признакам кидасы напротив более сходны с соболем, чем с куницей.

Таким образом, группы М. martes и М. zibellina по ряду краниометрических признаков черепа хорошо различаются, а отличия группы кидас от М. martes и М. zibellina не выражены. При этом четкие отличия лесной куницы от соболя заметны только в сериях и по совокупности признаков. Животные, определяемые по фенотипическим признакам как кидасы, действительно зачастую имеют промежуточные краниометрические характеристики и могут иметь гибридное происхождение. Тем не менее, определение

Точки сбора образцов: 0 1 - Польша

2 - Белгородская обл.

3 - Тверская обл.

4 - Московская обл.

5 - Кавказский зап.

6 - Троицко-печорскии р-н респ. Коми ОО ^ - Омская обл.

8 - Томская обл.

9 - Курагинский р-н Красноярского края 13 - Нанайский р-н Амурской обл 1 10 - Тунгусско-Чунскии р-н Красноярск, кр. 14 - Камчатский край

11 - Катангскии р-н Иркутской обл.

12 - Братский р-н Иркутской обл._

Рисунок 1. Основные районы сбора материала.

- ареал лесной куницы

кидасов по фенотипу условно, а изменчивость исходных видов велика, поэтому для достоверного определения необходим молекулярно-генетический анализ.

Таблица 1

Сводная таблица результатов молекулярно-генетического анализа

Соболь Кидас Лесная куница

Географическое происхождение образцов экз. с1- 1оор мик-рос. экз. а- 1оор мик-рос. экз. с1-1оор мик-рос.

Кавказский заповедник 7 7 5

Польша 3 3 3

Белгородская обл. 3 3 3

Московская обл. 5 4 4

Ленинградская обл. 4 3 3

Пензенская обл. 1 1 1

Челябинская обл. 1 1 1

Ивановская обл. 3 3 3

Саратовская обл. 3 3 3

Тверская обл. 5 3 2

Троицко-Печорский район республики Коми 217 156 204 149 110 144 154 71 144

Омская обл. 32 31 28 17 2 17 11 1 11

Томская обл. 11 11 2 2 - 2 - - -

Среднеколымский р-н Якутии 10 10 9

Тугурско-Чумиканский р-н Хабаровского кр. 14 8 14

Чаунский и Билибинский р-ны Чукотского авт.окр. 4 4 4

Курагинский р-н Красноярского кр. 32 30 32

Тунгусско-Чунский р-н Красноярского кр. 28 19 28

Братский р-н Иркутской обл. 27 27 27

Катангский р-н Иркутской обл. 32 29 32

Нанайский р-н Хабаровского кр. 40 32 40

Камчатский кр. 37 26 27

В том числе из аллопатр. районов: 224 185 213 35 31 28

В том числе из зоны симпатрии: 260 198 234 168 112 163 165 72 155

Всего: 484 383 447 168 112 163 200 103 183

2.3. Молекулярно-генетическая диагностика лесной куницы, соболя и кидаса 2.3.1. Анализ контрольного региона мтДНК и гена второй субъединицы НАДФ-дегидрогеназы (ND2) мтДНК

В качестве основного маркера был выбран контрольный регион мтДНК, являющийся традиционным при изучении близких популяций и их истории (Абрамсон, 2009). Для амплификации использовали праймеры VPCR-LIL-martes и VPCR-H674-martes (Рожнов и др., 2010) при температуре отжига 56°С. В итоге были определены полные последовательности левого домена и центрального участка контрольного региона (492495 п.н., 498 позиций выравнивания). Полученные нами последовательности (гаплотипы) депонированы в базе данных Генбанк (HQ637183-637265, GQ260462-260531).

В качестве дополнительного маркера был выбран ген второй субъединицы НАДФ-дегидрогеназы мтДНК. Для амплификации использовали праймеры ND2-FelF (Yu, Zhang, 2006) и ND2-melExtR (Sato et al., 2009) при температуре отжига 54°С. В итоге были определены последовательности 976 позиций, начиная с 5' конца.

Определение нуклеотидной последовательности амплифицированных участков проводили на автоматическом анализаторе AB 3130 с применением набора реагентов BigDye Terminator v.3.1. (Applied Biosystems) согласно инструкциям производителя. Для гена ND2 дополнительно к основным использовали праймеры ND2-FelF и ND2-CarF (Yu, Zhang, 2006). Выравнивание последовательностей проводили с помощью программы Bioedit 7.0.1 (Hall, 1999). Для анализа отношений между гаплотипами использовали программу MEGA5 (Tamura et al., 2011). Построение медианных сетей полученных последовательностей выполняли с использованием метода Median Joining (MJ) в программе Network 4.5.1.6 (Bandelt et al., 1999). В анализ также были включены последовательности аналогичного участка мтДНК лесной куницы и соболя, представленные в базе данных Генбанк. Для оценки уровня нуклеотидного разнообразия (л) и статистических различий между полными выборками последовательностей исследованных популяций использовали ®st-критерий (программа Arlequin v.3.11 (Excoffier et al., 2005)).

2.3.2. Фрагментный анализ микросателлитных локусов яДНК

Микросателлитные локусы были выбраны в качестве маркера так как они отражают современную ситуацию в популяциях (до нескольких поколений), наследуются от обоих родителей, являются некодирующими участками и поэтому селективно нейтральны, и в отличие от морфологических признаков не подвержены влиянию окружающей среды (Алтухов, 2003).

При проведении фрагментного анализа ПЦР ставили с праймерами, один из которых в каждой паре был снабжен флуоресцентной меткой (FAM, ROX, TAMRA, R6G). Синтез праймеров осуществлен НПК СИНТОЛ.

На этапе разработки методики были протестированы 16 микросателлитных локусов, разработанных для куньих, из которых 6 (Ma 9, Ma 14, Mvis 075, Gg 3, Gg4, Mer 095) были отвергнуты, a 10 (Ma 1, Ma 2, Ma 3, Ma 8, Ma 15, Ma 18, Ma 19 (Davis, Strobek, 1998), Mvis 072, Mer 041 (Fleming et al., 1999), MellO (Domingo-Roura, 2002)), давшие

положительные результаты и показавшие наличие изменчивости - отобраны для дальнейшего анализа. Постановку полимеразной цепной реакции по Domingo-Roura (2002) проводили при унифицированной для всех локусов температуре отжига 58°С.

Для оценки длин фрагментов применялся метод капиллярного электрофореза с применением автоматического анализатора Genetic Analyzer АВ3130 (Applied Biosystems). Фрагментный анализ проводили для 3-4 локусов одновременно, смешивая их в анализируемом растворе в зависимости от типа флуресцентной метки и ожидаемой длины фрагментов. Расшифровку хроматограмм осуществляли с помощью программы GeneMapper v3.5 (Applied Biosystems).

Статистические различия между исследуемыми популяциями, рассчитывали в программе Arlequin v.3.11 с применением Fst-критерия. В программе Arlequin v.3.11 также оценивали соответствие распределения частот аллелей закону Харди-Вайнберга, среднее число аллелей для локусов и в популяциях, а также уровни ожидаемой и наблюдаемой гетерозиготности.

Выявление гибридного происхождения особей (при априорно заданной популяционной/видовой принадлежности для особей лесной куницы и соболя из зон аллоптрии, и незаданной принадлежности особей из зоны симпатрии), а также популяционной структуры в исследуемых выборках проводили методом анализа на основе частот аллелей методом кластеризации (модели "Admixture, Use population information", при 1000000 MCMC повторов и периоде отжига 100000 повторов) с помощью программы Structure 2.3.4 (Pritchard et al., 2000).

По результатам анализа "гибридами" считались особи, вероятность принадлежности генотипов которых к одному из двух кластеров (куньему или соболиному) находилась в интервале от 0,5 до 0,75, что соответствует смешению генотипов у гибридов Fl, F2 и первого возвратного скрещивания (Fib). Соответственно, "генетическими" лесными куницами или соболями считались те особи, для которых вероятность принадлежности генотипа к одному из кластеров была определена в 0,75 и более.

ГЛАВА 3. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОПУЛЯЦИЙ ЛЕСНОЙ КУНИЦЫ

И СОБОЛЯ В РАЗНЫХ ЧАСТЯХ АРЕАЛА 3.1. Общий анализ генетической изменчивости лесной куницы и соболя

Анализ отношений между гаплотипами из аллопатрических районов ареала лесной куницы и соболя демонстрирует наличие двух высокоспецифичных кластеров с высоким уровнем поддержки — митогруппы "zibellina" и митогруппы "martes". Внутригрупповая дистанция в митогруппе "martes" составила 1.1%, в митогруппе "zibellina" - 1.3%. Величина взвешенной генетической дистанции между составляющими эти кластеры гаплогруппами оценивается (К2Р — модель) в 3.2 %.

У нескольких особей из аллопатрических районов ареала как исключение выявлены заимствованные митохондриальные гаплотипы, относящиеся к кладе другого вида, что согласуется с представлениями об изменениях ареалов лесной куницы и соболя, происходивших в доисторическое и историческое время (Гептнер, 1967; Лаптев, 1958). В митогруппу "zibellina" вошли 5 гаплотипов, отмеченных одновременно у

лесных куниц Скандинавского полуострова и соболей из аллопатрических частей ареала и Урала, и 2 гаплотипа - у лесных куниц европейской части России (Пензенская и Тверская области) и у особей из зоны симпатрии (mTv896_z) или Средней Сибири (mPenza_z); в митогруппу "martes" вошел 1 гаплотип (z27Sa_m), выявленный у одной особи соболя из Западного Саяна и у лесных куниц западной Европы.

При включении в анализируемую выборку последовательностей контрольного региона, отмеченных у представителей рода Martes в зоне симпатрии на Северном Урале, Омской и Томской областях (44 для лесной куницы, 45 гаплотипов для соболя, и 27 - для кидаса), высокая поддержка двух имеющихся видовых кластеров сохранилась. Величина взвешенной генетической дистанции между видовыми митогруппами составила 3%. Внутригрупповая дистанция в митогруппе "martes" составила 1.2%, в митогруппе "zibellina'" -1.4%.

В то же время для образцов, собранных только в пределах зоны симпатрии на Северном Урале, величины взвешенных генетических дистанций между группами гаплотипов, отмеченных для лесной, куницы, соболя и "кидасов' (определенных по фенотипическим признакам), не превышает 0.3%. Уровень значимости FST -критерия, рассчитанного с учетом частот гаплотипов в каждой из этих групп, для соболя и кидаса составил (P)FST ~ 0.83, что свидетельствует об отсутствии различий между этими группам по составу мтДНК.

Наличие двух дистанцированных митогрупп демонстрирует и медианная сеть (Рисунок 2), построенная на основе всех известных вариантов данного участка контрольного региона мтДНК. Гаплотипы, выявленные в зоне симпатрии на Северном Урале у лесной куницы, соболя и кидаса, присутствуют как в кластере лесных куниц, так и в кластере соболей, однако связи между их распределением в двух кластерах и фенотипической принадлежностью особей не выявляется.

Таким образом, при наличии выраженных различий в составе нуклеотидных последовательностей контрольного региона лесной куницы и соболя в целом, в симпатрических популяциях на Северном Урале значительное число особей каждого вида несет чужеродную ДНК. Это свидетельствует об обычности взаимной интрогрессии и подтверждает существование межвидовой гибридизации, идущей в обоих направлениях, тогда как из экспериментов в неволе (Пономарев, 1946; Граков 1974, 1980) следовало, что перенос мтДНК возможен лишь от лесной куницы к соболю.

Таким образом, при дальнейшем анализе филогенетических отношений между гаплотипами, фенотипическими признаками особи, у которой был отмечен данный гаплотип, пренебрегали, поскольку митохондриальные гаплотипы наследуются без рекомбинации и оказавшись в результате интрогрессии у другого вида продолжают характеризовать генетическое разнообразие вида-донора (Таблица 2).

митогруппа "martes"

Частоты встречаемости: 2 \ ос°бь (Р2 особи

Цветовые обозначения:

соболь из аллопатр. участков ареала [ЩШЩ]- соболь из зоны симпатрии I ■ ;, ¿3- кидас

лесная куница из аллопатр. участков ареала | 1- лесная куница из зоны симпатрии

j | - лесная куница из "России" по Ruiz-Gonzalez et al. (2013) I - соболь из "России" по Ruiz-Gonzalez et al. (2013)

митогруппа "martes"

Частоты встречаемости: ° \ особь <» 2 особи

Цветовые обозначения: I,¿Л - Урал (зона симпатрии)

- Фенноскандия ШгШ - Британские о-ва

I I - Центральная Европа I I - Южная Европа Н - Кавказ

I I - Омск (зона симпатрии)

- Сихотэ-Алинь I ■:. . I - Япония

- Центральная Сибирь ЕШЯа - Томск (зона симпатрии)

- Камчатка

1 I - "Россия" по Рик-Сопга1ег е1 а\. (2013)

Рисунок 2. Медианная сеть исследованных гаплотипов контрольного региона мтДНК.

Таблица 2

Сравнительная таблица разнообразия мтДНК

Выборка N h (гапл.) Оригин. гапл Особей с ориг. гапл Н 71,%

Митогруппа "martes"-. 0.92 0.82±0.45

1. лесные куницы, митогр. "martes" из зоны аллопатрни 258 50 46 (92%) 226 (88%) 0.94 0.83±0.46

В том числе:

1) Южная Европа 102 16 14 (88%) 57 (56%) 0.80 0.36±0.23

2) Центральная и Северная Европа 156 35 30 (86%) 37 (24%) 0.95 0.82±0.46

2. предст. р. Martes, митогр. "martes " из зоны симпатрии Сев. Урал 137 17 13 (76%) 87 (64%) 0.68 0.35±0.22

Митогруппа "zibellina": 0.97 1.64±0.84

3. предст. р. Мэтег, митогр. "гЛеШпа" из зоны симпатрии Сев. Урал- 199 51 44 (86%) 142 (71%) 0.95 1.80±0.92

4. соболи из Омской и Томской обл. из зоны симпатрии 47 20 12 (60%) 32 (68%) 0.91 1.04±0.56

В том числе:

"Омск" 31 10 4 (40%) 5 (16%) 0.84 0.84±0.49

5. соболи митогр. ":1ЬеШпа" из зоны аллопатрии 163 67 57 (85%) 132 (72%) 0.97 1.39±0.72

В том числе:

1) "Саяны" 30 16 7 (44%) 10(33%) 0.94 1.32±0.71

2) Центральная Сибирь, всего 75 23 10(43%) 16(21%) 0.94 1.42±0.74

В том числе:

"Братск" 27 12 5 (42%) 6 (22%) 0.91 1.48±0.80

"Ванавара" 19 9 1 (11%) 1 (5%) 0.87 1.34±0.74

"Ербогачен" 29 14 2 (14%) 2 (7%) 0.95 1.35±0.73

3) "Сихоте-Алинь" 32 19 11 (58%) 18(56%) 0.96 1.47±0.79

4) "Камчатка" 26 12 7 (58%) 8(31%) 0.86 0.37±0.24

3.2. Генетическая изменчивость лесной куницы

Изменчивость в разных регионах. Поскольку в работе Ruiz-Gonzalez et al. (2013) приведены данные о встречаемости каждого из полученных гаплотипов лесных куниц в исследованных районах Европы, представилась возможность провести анализ генетического разнообразия для исследуемого автором в данной работе участка контрольного региона мтДНК не только соболей и собственной выборки лесных куниц, но большого массива данных по Европе (Таблица 2).

Три филогеографические группы и связь их с рефугиумами. На медианной сети (Рисунок 2) несмотря на общую компактность кластера лесных куниц, заметно разделение на 3 основные подгруппы гаплотипов по географическому признаку: уральская, центрально-европейская и южно-европейская (Испания, Италия), история формирования этих трех групп рассмотрена Ruiz-Gonzalez et al. (2013). Кроме того также в отдельную

подгруппу выделяются гаплотипы, выявленные нами на Кавказе. Как предполагает Ruiz-Gonzalez et al. (2013) лесная куница переживала ледниковый период в двух рефугиумах, и затем в послеледниковое время заселяла Европу из двух точек: из средиземноморского рефугиума, где сохранялись южно-европейская и центрально-европейская подгруппы, и из северо-восточного рефугиума, где сохранялась группа Фенноскандия-Россия (уральская). Наши данные подтверждают это предположение, тем более что, таким образом, для лесной куницы хотя и имеется ряд географически широко распространенных гаплотипов, однако в целом- наблюдается достаточно четкое соответствие между географическим происхождением образцов и подгруппой гаплотипов.

Заселение Северного Урала. Для исследованной нами выборки особей с Северного Урала, имеющих свойственные для лесной куницы гаплотипы митогруппы "martes", помимо очень низкого нуклеотидного разнообразия свойственно и крайне низкое гаплотипическое разнообразие. На Северном Урале среди 137 особей имеющих митотип, относящийся к группе "martes" выявлено всего 17 гаплотипов, причем 106 особей (77%) имели один из двух преобладающих гаплотипов: 69 особей - гаплотип mu24U, и 37 особей - гаплотип mLen8. Эти данные позволяют предположить, что имели место две волны быстрого заселения территории предковыми популяциями лесных куниц с низкой численностью (эффект основателя), произошедшими в недавнее время, так как уровень гаплотипического и нуклеотидного разнообразия не успел повыситься.

Таким образом, мы полагаем, что лесная куница, заселила этот регион относительно недавно из двух источников заселения — из аборигенного уральского ядра и из центральной Европы. Ранее В.Н. Павлинин (1959) высказывал предположение о том, что исторические судьбы куниц Среднего и Южного Урала складывались по-разному: куницы Среднего Урала связаны с куницами Восточной Европы и на Урал они вселились позднее, а южноуральские и западносибирские куницы обитают там с гораздо более давних времен. И.Е. Кузьмина (1971) на основании результатов изучения костных остатков с западного склона Северного Урала (бассейн Печоры) сделала вывод о том, что лесная куница появилась здесь только в голоцене. Мнение В.Н. Павлинина (1963) о различном происхождении лесных куниц Урала, и В.Г. Гептнера (1967) о том, что на юге Урала и Западной Сибири лесная куница обитает изначально, а на север она расселилась лишь недавно нашло подтверждение в работах В.Г. Монахова (2003, 2007). Таким образом, лесная куница могла переживать периоды оледенений в южноуральском рефугиуме, таежное ядро которого сохранилось с плиоцена (Кузьмина, 1966; Пидопличко, 1954). Наличие на Южном Урале рефугиума с бореальным типом растительности также и в позднем плейстоцене следует из палеоботанических реконструкций (Гричук, Борисова, 2010). После наступления благоприятного климатического периода лесная куница долгое время не расселялась в северном направлении и поэтому на Северном Урале появилась позже соболя, который заселяет этот район достаточно давно (см. далее).

Продвижение на восток в Западной Сибири. Анализ микросателлитных локусов подтвердил данные о том, что лесная куница в связи с флуктуациями ареала в настоящее время встречается не только в Омской области, где достаточно

обычна, но и доходит до Томской области. Так две особи из Томской области, определенные фенотипическй как кидасы, с высокой степенью вероятности (более 98%, кластерный анализ) относятся к лесным куницам. В Омской области из 17 кидасов 6 особей по результатам анализа относятся к лесным куницам, а из 11 лесных куниц - 10 особей. При этом все полученные для лесных куниц, соболей и кидасов из Западной Сибири последовательности контрольного региона мтДНК относились к митогруппе "ггЬеШпа" (Рисунок 2), что является следствием интрогрессии мтДНК соболя, преобладающего по численности в данных районах.

3.3. Генетическая изменчивость соболя

Изменчивость в разных регионах. Построенная на основе всех известных вариантов участка мтДНК медианная сеть демонстрирует, что хотя большинство известных гаплотипов соболя образуют две компактные группы, часть их представлена и сильно дистанцированными от этих групп вариантами. Связи между положением гаплотипов на медианной сети и их географической приуроченностью также не прослеживается: гаплотипы, относящиеся к обеим центральным группам, встречаются в каждом из исследованных регионов. Исключение составляет выборка с Камчатки, в которой представлены гаплотипы, относящиеся только к одной из центральных групп, и ни одного из дистанцированных вариантов. К этой же группе принадлежат все гаплотипы, отмеченные у М. гЛеШпа на о. Хоккайдо. Дистанцированные, "периферические", варианты также встречаются в разных регионах, однако в качестве массовых, присутствующих у значительной доли особей, отмечаются только на Северном Урале и в меньшей степени - на Дальнем Востоке.

Для проверки результатов, полученных при анализе контрольного региона мтДНК, были проанализировали последовательности (976 н.п.) гена второй субъединицы НАДФ-дегидрогеназы (N02), которые были получены в рамках исследования изменчивости соболя для 25 особей с Северного Урала, относящихся к линии "гЛеШпсГ, и 8 соболей с Дальнего Востока. Сравнение медианных сетей показывает, что они сходны, то есть на каждой из них выявляются два основных кластера, объединяющих одних и тех же особей как при отдельном анализе д-петли, так и при анализе N02 а также при анализе объединенного массива данных. Гаплотипы особей с Урала не образуют кластера, а распределены по всей медианной сети и максимально разнообразны. Хотя для более изменчивого маркера - д-петли выявляется большее число гаплотипов (29), чем для более консервативного маркера -гена второй субъединицы НАДФ-дегидрогеназы (17). Следовательно, результаты, полученные при анализе контрольного региона мтДНК являются валидными.

Анализ контрольного региона мтДНК показал, что выборка особей с Северного Урала отличается максимальной величиной индекса нуклеотидного разнообразия (Таблица 2). Подавляющее большинство (93%) встреченных на Урале особей являются носителями оригинальных, не отмеченных в других регионах гаплотипов и достоверность отличий уральской выборки от всех остальных по уровню дистанцированное™ набора митохондриальных линий критерий) не

вызывает сомнений.

Три выборки Центральной ("Братск", "Ванавара" и "Ербогачён") и Южной ("Саяны") Сибири характеризуются существенно меньшим, по сравнению с Уралом, уровнем нуклеотидного разнообразия, в подавляющем большинстве случаев (пар сравнения) достоверно не отличаются между собой, и, за исключением выборки "Саяны", имеют весьма низкую долю оригинальных гаплотипов и особей — их носителей.

Объединение трех не отличающихся между собой по уровню дистанцированное™ набора митохондриальных линий выборок "Братск", "Ванавара" и "Ербогачён" в одну центральносибирскую показывает, что доля оригинальных гаплотипов невелика и для всей центральносибирской части ареала в целом (Таблица 2).

Выборка "Омск" (Таблица 19) характеризуется еще более низким уровнем нуклеотидного разнообразия, чем сибирские выборки, а также низкой долей особей носителей оригинальных гаплотипов. Однако по уровню значений <T>st критерия данная выборка не отличается только от центральносибирской "Ербогачён". Выявленные особенности выборки соболей из Омска хорошо согласуются с известными данными о том, что соболь был практически полностью уничтожен в этом регионе и для восстановления численности в рамках реакклиматизационных работ были завезены баргузинские и тобольские соболи (Лаптев, 1958).

Для выборки соболей из восточной части ареала ("Сихотэ-Алинь"), так же как и для Северного Урала, характерно преобладание особей с оригинальными для этого района гаплотипами, однако уровень нуклеотидного разнообразия оказывается здесь значительно более низким и соответствует таковому для Центральной Сибири. По уровню значений í>st критерия дальневосточная выборка также не отличается от двух центральносибирских ("Ванавара" и "Ербогачён").

Минимальное, намного отличающееся от остальных известных, значение нуклеотидного разнообразия характеризует выборку с Камчатки. Встречающиеся здесь гаплотипы, входят в состав только одной из двух основных групп, в то время как "периферические" варианты не отмечены вовсе. При этом камчатская выборка отличается и наибольшей степенью дистанцированное™ от остальных (Ost критерий).

Популяция соболя на о. Хоккайдо характеризуется еще более низкими показателями разнообразия мтДНК, при том, что отмечаемые там гаплотипы филогенетически очень близки к встречающимся на Камчатке. Для выборки из 49 особей с о. Хоккайдо (Inoue et al., 2010) для участка мтДНК, гомологичного использованному нами, показатель гаплотипического разнообразия составляет 0.73, а нуклеотидного — 0.27%. Низкое разнообразие популяций соболя на о. Хоккайдо по сравнению с материком отмечено и при анализов последовательностей гена второй субъединицы НАДФ-дегидрогеназы (Sato et al., 2011).

Формирование ареала, изменчивость в плейстоцене и рефугиумы. Отсутствие связи между филогенетической близостью различных митохондриальных линий соболя и характером их географического распространения можно объяснить смешением в разных популяциях как местных митохондриальных линий, так и вариантов, привнесенных в ходе естественных миграций и в результате интродуцированными из удаленных районов в самое последнее время. Однако

применительно к Северному Уралу ведущая роль этого процесса сомнительна, поскольку уровень нуклеотидного разнообразия (Таблица 2) митохондриальных линий соболей Северного Урала, крайне высок по сравнению с наблюдаемым на всем остальном ареале вида, а подавляющее большинство представленных сейчас на Урале гаплотипов, в том числе и значительно дистанцированных от большинства других известных вариантов, нигде более не встречаются. Общими для Северного Урала и остальных частей ареала соболя оказываются только четыре гаплотипа.

Таким образом, разнообразие митохондриальных линий соболя на Урале по-видимому в значительной мере является аборигенным и связано с древностью и устойчивостью существования популяций вида в этом регионе. Сформировавшись как вид в северной части Евразии (возможно на Урале), соболь мог переживать периоды оледенений в южноуральском рефугиуме, таежное ядро которого сохранялось с плиоцена (Кузьмина, 1966; Пидопличко, 1954). Наличие на Южном Урале рефугиума с бореальным типом растительности также и в позднем плейстоцене следует и из палеоботанических реконструкций (Гричук, 2010). Кроме того, даже на Северном Урале покровное оледенение, судя по палеозоологическим и палеоботаническим данным, отсутствовало в течение последних 18-20 тыс. лет, таким образом, и во время последнего валдайского оледенения тоже (Кузьмина, 1971).

Уровень нуклеотидного разнообразия для выборки из Сихотэ-Алиня, несмотря на присутствие здесь некоторого количества обособленных вариантов, не превышает известный для Центральной Сибири и оказывается много ниже, чем на Северном Урале. Это кажется парадоксальным, т.к. существование на юге Дальнего Востока в периоды плейстоценовых оледенений лесного рефугиума не подлежит сомнению. Ранее даже высказывалось мнение о том, что в этом регионе обитает древнейшая форма соболя (Абрамов, 1967; Монахов, 2006).

Крайне низкий уровень нуклеотидного и пониженный - гаплотипического разнообразия, отличающий выборку с Камчатки, хорошо согласуются с другими известными данными и предположением об освоении территории полуострова предковой популяцией с низкой численностью (Балмышева и др., 2002). Состав митохондриальных линий в Камчатской популяции соболя в значительной степени отличается от остальных известных регионов, и может, очевидно, рассматриваться в качестве реликтового. Соболей из других регионов на Камчатку не интродуцировали (Павлов, 1973), а миграциям через перешеек с севера препятствует тундра (Вершинин, 1973).

Представители нескольких филогрупп соболя, сохранявшихся в плейстоцене в разных изолированных рефугиумах, впоследствии могли в равной степени заселить территорию современного ареала и образовать смешанные популяции.

Отсутствие большинства «уральских» гаплотипов в более восточных районах (Центральная и Южная Сибирь) изначально может быть связано с тем, что после окончания последнего гляциального периода соболь из южноуральского рефугиума расселялся на север в первую очередь вдоль западного склона Уральского хребта. Это следует из того, что в Предуралье отмечены более ранние палеонтологические находки этого вида, чем в Зауралье и Западной Сибири (Монахов, 2006).

Расселение соболя человеком и генетическая изменчивость популяций.

Анализ частот аллелей 10 микросателлитных локусов я ДНК, отражающий современное состояние популяций, показал, что популяции соболей, обитающих в исследованных районах Центральной Сибири, в настоящее время генетически достаточно однородны, что вероятно является как результатом смешения популяций соболя в этом регионе в ходе реакклиматизационных работ, так и незначительной удаленностью исследованных выборок. Показан также высокий уровень генетического разнообразия соболя в Уральском регионе и Сихотэ-Алине. Это может быть объяснено, как последствиями выпусков на Урале восточно-сибирских соболей в начале 1950-х гг., и завозов соболей из Предбайкалья на Сихотэ-Алинь, так и влиянием на формирование этих популяций естественных миграций соболя на протяжении более длительного исторического периода. Однако применительно к Уралу влияние фактора интродукции вероятно малозначимо в силу удаленности мест выпуска соболей от исследованного района и малочисленности выпущенных особей. Более значимым является факт древности и устойчивости популяции соболя в данном регионе, как это показывает анализ разнообразия митохондриальных линий.

Следовательно, масштабные работы по искусственному переселению соболей, проведенные человеком в XX веке, привели к значительному перемешиванию генофонда соболя, особенно в районах Центральной Сибири. Однако отсутствие выраженной филогеографической структуры было свойственно соболю и до вмешательства человека, поскольку данные анализа мтДНК позволяют предположить, что представители нескольких филогрупп соболя, сохранявшихся в плейстоцене в разных изолированных рефугиумах, впоследствии могли в равной степени заселить территорию современного ареала и образовать смешанные популяции.

ГЛАВА 4. ПРОЦЕСС ГИБРИДИЗАЦИИ ЛЕСНОЙ КУНИЦЫ И СОБОЛЯ В ЗОНЕ

СИМПАТРИИ

Гибридизация и выявление гибридов в зоне симпатрии. При наличии выраженных различий в составе нуклеотидных последовательностей контрольного региона лесной куницы и соболя в целом, в симпатрических популяциях значительное число особей каждого вида несет чужеродную ДНК.

Среди 71 особи с Северного Урала, фенотипически определенных как куницы, 32 (46%) имели митотип группы "zibellina", а среди 156 соболей 58 (37%) - митотип группы "martes". Среди 110 особей с неопределенным фенотипом ("кидасов") 40 (36%) имели мтДНК, специфичную для лесной куницы, и 70 (64%) - специфичную для соболя. По данным Л.В. Симакина (2011), основанным на промысловых пробах, взятых от охотников из двух районов предгорной темнохвойной тайги, доля кидасов в общей добыче представителей рода Martes в 1961 - 2009 гг. (1789 особей) в среднем составляла 20%, т.е. значительная часть (80%) особей в зоне симпатрии сохраняет признаки, позволяющие отнести их к одному из исходных видов.

Для 47 животных из Западной Сибири (11 соболей и 2 кидаса из Томской области, 2 кидаса, 1 куница и 31 соболь из Омской области) выявлено 19 гаплотипов, все из

которых относятся к митогруппе "zibellina". В симпатрических популяциях в Западной Сибири также происходят случаи гибридизации и интрогрессии мтДНК, однако гораздо реже, чем на Северном Урале. Так, в Томской области отмечаются лишь единичные случаи добычи лесных куниц и кидасов, в связи с чем, случаи гибридизации являются редкими. В Омской области лесная куница более обычна, а в некоторых районах даже достигает высокой плотности, и, более того, активно расселяется в последнее время (Кассал, Сидоров, 2013). По имеющимся данным по динамике заготовок лесной куницы, соболя и кидаса в Омской области в 1985 - 1995 гг. (Кассал и др., 2007; Кассал и Сидоров, 2013), средняя доля кидасов в общей добыче представителей рода Martes составила 1%, что в 20 раз меньше, чем на Северном Урале.

Однако мтДНК не рекомбинирует, и факт интрогрессии в прошлом не может однозначно доказывать наличие межвидовой гибридизации в настоящее время. Для прояснения этого вопроса нами проанализированы ядерные маркеры — микросателлитные локусы. Из используемых локусов наиболее полиморфным оказался локус Mel 10 (38 аллелей), наименее полиморфным - локус Ма 3 (4 аллеля).

Анализ на основе частот аллелей методом кластеризации показал в аллопатрических популяциях четкое разделение (Fst =0.21, р <0.0000) генофондов исследуемых видов (Рисунок 3). На Северном Урале при анализе всей совокупности особей р. Martes 124 (25.2%) особи имеют генотип, характерный для лесной куницы (вероятность отнесения к этой группе 75% и более), 268 (54.5.%) - для соболя (вероятность отнесения к группе 75% и более), а 100 (20.3%) - для гибридов Fl/F2/Flb (вероятность отнесения к любой из двух видовых групп менее 75%). Из этого следует, что процесс гибридизации действительно достаточно масштабен и идет в обоих направлениях, однако родительские виды в целом сохраняют свою обособленность.

О сопоставлении фенотипических и молекулярно-генетических признаков. В

зоне симпатрии на Северном Урале из 144 определенных по фенотипу уральских лесных куниц, 4 (2.8%) по генотипу относятся к соболям, а для 34 (23.6%) вероятность отнесения к одному из родительских видов составляла менее 75% (гибриды первого и/или второго поколения — кидасы), и соответственно собственно "генетических" лесных куниц оказалось 106 (73.6%). Из 204 фенотипических соболей 6 (2.9%) по генотипу относятся к лесным куницам, 30 (14.7%) - к гибридам первого и/или второго поколения (вероятность отнесения к одному из родительских видов менее 75%), а остальные 168 особей (82.4%) -к группе «соболей». Из 144 фенотипических кидасов 96 (66.7%) особей по генотипу с вероятностью более 75% относятся к группе соболей, а 12 (8.3%) - к группе куниц, и только 36 особей (25%) являются действительно гибридами первого и/или второго поколения. Таким образом, определение по фенотипу и определение по генотипу не совпало дтя 182 (37%) особей. Следует отметить, что помимо гибридов первого/второго поколений в зоне симпатрии на Северном Урале значительная часть особей является гибридами последующих и возвратных скрещиваний, т. е. имеют вероятность отнесения к одному из родительских видов в интервале 75% -99% (Рисунок 3).

В зоне симпатрии в Западной Сибири в Омской области из 11 фенотипических

лесных куниц 1 (9%) особь по генотипу была отнесена к гибридам 1 поколения. Из 17 кидасов 2 (11.8%) особи отнесены к соболям, 6 (35.3%) к лесным куницам, и соответственно 9 (52.9%) особей являлись гибридами первого и/или второго поколения. Из 32 соболей 3 (9.4%) особи относились к гибридам (первого и/или второго поколения) соболя и лесной куницы. Таким образом, определение по фенотипу и определение по генотипу не совпало для 12 (20%) особей. "Генетических" гибридов НЯ^/НЬ выявлено 18%. Две особи из Томской области, определенные фенотипически как кидасы, с высокой степенью вероятности (более 98%) относятся к лесным куницам (Рисунок 3). Это подтверждает расширение ареала лесной куницы в настоящее время в Томской области.

Полученные результаты хорошо согласуются с результатами пошагового дискриминантного анализа краниометрических признаков, проведенного для тех же образцов: 12 из 23 (52.2%) особей, фенотипически классифицированных как кидасы, по совокупности краниометричеких признаков с вероятностью более 75% относятся к группе соболей, 6 особей (26.1%) - к группе куниц, и только 5 (21.7%) были отнесены к группе вероятных гибридов. Всего в выборке из 83 экземпляров, включавшей по изначальной классификации по 37.5% лесных куниц и соболей и 25% кидасов, было выявлено 39.7% куниц, 50.6% соболей и только 9.6% кидасов. Следует отметить, что несмотря на общее сходство результатов двух независимых методов анализа, для целого рада (более 27%) конкретных особей обнаруживаются и несоответствия, вплоть до прямо противоположных.

В анализ морфотипов жевательной поверхности некоторых зубов (РтЗ, М/2, 1/3) были включены 226 особей определенных по фенотипическим признакам: 60 лесных куниц, 92 соболя и 74 кидаса. Затем проанализированные особи были перегруппированы в соответствии с результатом их определения по генотипу (методом кластеризации). Среди этих 226 особей 55 оказались "генетическими" лесными куницами, 39 "генетическими" соболями и 132 "генетическими" кидасами. Как для "фенотипических", так и для "генетических" выборок лесной куницы и соболя было отмечено соответствие с преобладанием предполагаемого (Гимранов, 2012) морфотипа, а кидас имеет промежуточные частоты встречаемости морфотипов. Между лесной куницей и соболем наблюдается заметное (от 5 до 42%) перекрывание встречаемости морфотипов. Это делает данный метод малопригодным для индивидуальной дифференциации лесной куницы и соболя в зоне симпатрии. Выявление различий возможно лишь на статистическом уровне, в сериях. Для кидаса этот метод не применим совсем, поскольку для него не свойственно уникальных морфотипов.

аллоп. аллопатрические лесные куницы Сев.Урал куницы соболи

.00

080

060

0.40

0 20

0.00

кидасы Сев.Урал

соболи Сев. Урал

6 - лесн.куницы Омск

7 - кидасы омск

8 - соболи Омск

9 - кидасы Томск

б

8

9

Рисунок 3. Вероятность принадлежности особей лесной куницы из аплопатрических частей ареала (1), соболей из аплопатрических частей ареала (2) куниц с Северного Урала (3), кидасов (4), соболей с Северного Урала (5); лесных куниц (6), кидасов (7) и соболей (8) из Омской области; и кидасов из Томской области (9) к кластеру "куниц" (красный цвет) или "соболей" (зеленый цвет) по результатам анализа частот аллелей 10 микросателлитных локусов. Метод кластеризации (программа Structure v 2.3.4), модель (модель "Admixture, Use population information"), 1000000 реплик.

В заключении обсуждаются результаты исследования краниметрических и генетических (митохондриального и ядерных) маркеров и их вклад в прояснение структуры популяций лесной куницы и соболя в аллопатрических участках ареала и зоне симпатрии, в определение направления и масштабов гибридизации этих видов в современной зоне симпатрии на Северном Урале и Западной Сибири, и выявление событий гибридизации во время исторических изменений ареалов этих видов.

Выводы

1. Сравнение генофонда лесной куницы и соболя свидетельствует о большем уровне разнообразия у соболя, чем у лесной куницы, оцениваемого как по составу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

митохондриальных, так и ядерных маркеров.

2. У лесной куницы можно выделить три гаплогруппы мтДНК: уральскую, центрально-европейскую и южно-европейскую, отражающие расположение ледниковых рефугиумов и историю формирования ареала вида.

3. У соболя связь между филогенетической близостью различных митохондриальных линий и характером их географического распространения не прослеживается, что может быть объяснено естественными миграционными процессами на протяжении тысячелетий, а также последствиями массовых интродукционных работ по восстановлению численности этого вида в XX в.

4. Анализ генетической структуры населения лесной куницы и соболя подтверждает предположение о том, что соболь по северу Европейской части России был распространен до Скандинавии и доходил до севера Поволжья, а ареал лесной куницы периодически расширялся далеко на восток в Западную Сибирь.

5. У лесной куницы на Северном Урале генетическое разнообразие понижено в сравнении с европейскими популяциями, но вместе с тем здесь присутствует значительная доля оригинальных гаплотипов. Это может быть связано с тем, что куница как, и соболь, сохранила свои уникальные гаплотипы в рефугиуме Южного Урала. Северный Урал заселили две линии лесных куниц - восточно-европейская и южноуральская.

6. Анализ изменчивости мтДНК соболя из разных частей ареала позволяет предположить существование у вида в плейстоцене гораздо более высокого генетического разнообразия, впоследствии утраченного. В наибольшей степени исходное разнообразие митохондриальных линий сохранилось на Урале, в то время как на востоке ареала оно оказалось обедненным еще до последнего гляциального максимума Еще большая обедненность состава мт-линий в ряде центрапьносибирских популяций, напротив, может быть связана с драматическим снижением численности вида на рубеже Х1Х-ХХ вв.

7. На Северном Урале у соболя выявлено высокое разнообразие и уникальность митохондриальных линий, что может быть связано с устойчивостью существования популяций вида в этом регионе благодаря южноуральскому ледниковому рефугиуму.

8. Гибридизация между лесной куницей и соболем возможна в обоих направлениях и этот процесс протекает в зоне симпатрии постоянно. В зоне симпатрии 20% особей являются гибридами Р1/Р2/первого возвратного скрещивания, а подавляющая часть остальных особей имеет долю генов другого вида. Тем не менее, популяции лесной куницы и соболя в целом сохраняют генетическую обособленность.

9. Статистический анализ краниометрических признаков в целом позволяет судить о соотношении в выборках гибридов Р1/Р2/первого возвратного скрещивания и особей родительских видов, однако для определения истинной генетической природы отдельных особей этот метод ненадежен.

10. Определение по фенотипу конкретных особей в зоне симпатрии лесной куницы и соболя на Северном Урале и в Западной Сибири затруднительно, так как за кидасов в основном принимают особей родительских видов, уклонившихся по морфологическим признакам от типичного большинства. В то же время часть генетических гибридов, напротив, фенотипически не отличается от одной из родительских форм.

Список публикации по теме диссертации

Статьи в журналах из списка ВАК

1. Рожнов В.В, Мещерский И.Г., Пнщулнна СЛ., Симакин JI.B., 2010. Генетический анализ популяций соболя и лесной куницы в районах совместного обитания на Северном Урале // Генетика. Т. 46. № 4. С. 488-492.

2. Рожнов В.В., Пнщулнна СЛ., Мещерский И.Г., Симакин JI.B., Лазебный O.E., Каштанов С.Н., 2013. Генетическая структура соболя (Martes zibellina L.) Евразии - анализ распределения митохондриальных линий // Генетика. Т. 49. №2. С. 251-258.

3. Рожнов В.В., Пнщулнна СЛ., Мещерский И.Г., Симакин Л.В. 2013. О соотношении фенотипа и генотипа соболя и лесной куницы в зоне симпатрии на Северном Урале // Вестник Московского Университета. Серия Биологическая. №4. С. 23-26.

Материалы конференций

4. Пнщулнна СЛ., Мещерский И.Г., Рожнов В.В., 2009. Сравнительно-краниометрическая характеристика соболя, лесной куницы и кидаса Северного Урала // Животный мир горных территорий. Материалы конференции. М.: Т-во научных изданий КМК. С. 412-416.

5. Пнщулнна СЛ., Мещерский И.Г., Рожнов В.В., 2011. О соотношении фенотипа и генотипа кидасов в зоне симпатрии соболя и лесной куницы на Северном Урале // Изучение и освоение морских и наземных экосистем в условиях арктического и аридного климата: Материалы Международной научной конференции (6-11 июня 2011г., Ростов-на-Дону). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН. С. 314-317.

Тезисы конференций

6. Пнщулнна СЛ., Мещерский И.Г., Симакин Л.В., Рожнов В.В., 2009. Результаты молекулярно-генетического анализа мтДНК лесной куницы, соболя и кидаса Северного Урала // Современные проблемы зоо- и фитогеографии млекопитающих. Материалы конференции. М.: Т-во научных изданий КМК. С. 73.

7. Пнщулнна СЛ., 2010. Проверка гипотезы о гибридизации соболя и лесной куницы на Северном Урале по трем мнкросателлитным локусам // Актуальные проблемы экологии и эволюции в исследованиях молодых ученых. Материалы конференции. М.: Т-во научных изданий КМК. С.246.

8. Пнщулнна СЛ., Мещерский И.Г., Симакин Л.В., Каштанов С.Н., Лазебный O.E., Рожнов В.В., 2011. Сравнительная оценка генетического своеобразия соболя на западе и востоке ареала // Териофауна России и сопредельных территорий. Материалы Международного совещания (IX Съезд Териологического общества при РАН) (Москва, 5-9 февраля 2011г.). М.: Т-во научных изданий КМК. С. 370.

9. Пнщулнна СЛ., 2011. Генетическое своеобразие соболя Центральной Сибири. // XVIII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2011». Материалы конференции. М.: МаксПресс. С. 143-144.

10. Пищулина СЛ., 2011. Сравнительная оценка генетического своеобразия соболя в западной и центральной частях ареала // Экология: сквозь время и расстояние. Материалы конференции молодых ученых (11-15 апреля 2011г., Екатеринбург). ИЭРиж УРО РАН. Екатеринбург: Гошицкий. С. 158-159.

11. Pishchulina S.L., Meschersky LG., Rozhnov V.V., Kashtanov S. N., Lazebny O.E., 2011. Genetic diversity of the sable (Martes zibellina) in different parts of distribution area // Program and abstracts of Modern Achievements in Population, Evolutionary, and Ecological

Genetics: International Symposium (19-24 June 2011, Vladivostok - Vostok Marine Biological Station). P. 36.

12. Kashtanov S. N., Pishchulina S.L., Meschersky I.G., Lazebny O.E., Rozhnov V.V., 2011. Gene pool of Siberian Sable // Program and abstracts of Modern Achievements in Population, Evolutionary, and Ecological Genetics: International Symposium (19-24 June 2011, Vladivostok - Vostok Marine Biological Station). P. 23.

13. Pishchulina S.L., Meschersky I.G., Rozhnov V.V., Simakin L.V., Kashtanov S.N., Lazebniy O.E., 2011. Comparative estimation of genetic originality of the sable in the east and the west parts of distribution area // Abstracts of the Vlth European Congress of Mammology, ECM-2011 (18-23 July 2011, Paris). P. 71.

14. Pishchulina S.L., Rozhnov V.V., Meschersky I.G., Kashtanov S.N., Lazebniy O.E., 2011. Estimation of genetic originality of the sable in Central Siberia // Abstracts of the XXXth IUGB Congress (International union of Game Biologists) (5-9 September, Barcelona). P. 326.

15. Пищулина СЛ., 2012. К вопросу о возможности фенотипической диагностики кидаса в популяциях рода Martes // XVIII Международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2012». Материалы конференции. М.: МаксПресс. С. 133.

16. Пищулина СЛ., 2012. О соотношении фенотипа и генотипа соболя и лесной куницы в зоне симпатрии на Северном Урале // Актуальные проблемы экологии и эволюции в исследованиях молодых ученых. Тезисы конференции молодых сотрудников и аспирантов ИПЭЭ РАН (5-6 апреля 2012). М.: Т-во научных изданий КМК. С.39.

17. Пищулина СЛ., Мещерский И.Г., Симакин JI.B., Рожнов В.В., 2012. Взаимодействие популяций соболя и лесной куницы в зоне симпатрии на северном Урале: генетический аспект // Актуальные проблемы современной териологии: Тезисы докладов, (18-22 сентября 2012 г., Новосибирск). Новосибирск: ООО «Сибрегион Инфо». С. 124.

18. Каштанов С.Н., Мещерский И.Г., Свищева Г.Р., Лазебный О.Е., Пищулина СЛ., Симакин Л. В., Рожнов В. В., 2013. Генетическое разнообразие и систематика природных популяций соболя // Молекулярно-генетические подходы в таксономии и экологии: тезисы докладов (25-29 марта 2013, г. Ростов-на-Дону). Изд-во ЮНЦРАН. С. 45.

19. Pishchulina S., Meschersky I., Simakin L., Rozhnov V., 2013. Hybridisation between sable and pine marten populations in the sympatric zone // Wild Musteloid Conference. The biology and conservation of wild mustelids, skunks, procyonids and red pandas. (18-21 March 2013, Department of Zoology, University of Oxford, Oxford). P. 13.

20. Pishchulina S.L., Meschersky I., Simakin L., Rozhnov V., 2013. Hybridisation between sable and pine marten populations in the sympatric zone: genetic aspect // The 11th International Mammalogical Congress 2013 (11-16 August 2013, Queen's University Belfast, Ireland). P.77.

Заказ № 36-a/l 1/2013 Подписано в печать 12.11.2013 Тираж 150 экз. Усл. пл. 1,2

ООО "Цифровичок", тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru; e-mail:zak@cfr.ru