Еволюція нового виду шляхом гібридизації двох раніше описаних видів без зміни кількості хромосом є дуже незвичайною у тваринному світі. Поки що існує лише кілька емпірично підтверджених випадків цього спонтанного способу еволюції (від одного покоління до наступного), відомого як гомоплоїдна гібридизація.
Дослідження під керівництвом Акселя Мейєра, професора зоології та еволюційної біології в Університеті Констанца, успішно продемонструвало появу нових гібридних видів цихлид. Ймовірно, це перший випадок цього методу генетичного видоутворення у хребетних. Дослідники показують, що новий гібридний вид з’явився з цихлід A. sagittae і A. xiloaensis в кратерному озері Ксілоа в Нікарагуа за допомогою секвенування повного генома понад 120 особин, а також низки інших методів. Їхні висновки нещодавно були опубліковані в журналі Nature Communications.
Дослідницька група виявила рибу в кратерному озері Ксілоа ще в 2018 році, яка нагадувала гібридів двох видів цихлід. Крім того, генетичне тестування показало, що геном цих риб містить елементи обох видів, залежно від маркера.
«Тепер ми можемо секвенувати повні геноми риб і більш уважно дивитися на те, як складається геном гібридів. Насправді за хромосомою можна було ідентифікувати, яка частина гібрида походить від A. sagittae, а яка від A. xiloaensis », — каже Аксель Мейєр.
Більшість риб розмножуються між собою
Дослідницька група також змогла виявити, що більшість особин нового виду розмножувалися виключно між собою через деталі відміток, що вказує на те, що це справді новий вид. Також вірогідно, що гібриди розвинулися в результаті «помилки» у виборі партнера, що пояснює, чому їхнє потомство може виявитися безплідним або гібридними тваринами, які знову спаровуються з одним із двох батьківських видів («зворотне схрещування»).
Новий, дуже молодий вид, що з’являється протягом кількох сотень поколінь, не є безпосередньо проміжним між двома батьківськими видами, A. sagittae і A. xiloaensis, ні морфологічно, ні фізіологічно, ні екологічно. Натомість гібриди демонструють аспекти трансгресивного фенотипу з ознаками, яких немає в жодного з батьківських видів. У результаті вони займають іншу екологічну нішу, ніж їхні два батьківські види, що дозволяє їм співіснувати в озері.
Екологічні наслідки для тіла
Риби відрізняються від своїх предків формою хвостового кореня – тієї частини тіла, де кріпиться хвостовий плавець. «Можливо, тому вони кращі плавці. Ви часто зустрічаєте такий тип пропорцій тіла у риб, які можуть дуже швидко прискорюватися», – пояснює Мейєр. Це дозволяє гібридам кочувати по інших місцях годівлі, ніж інші чотири види в озері Ксілоа, включаючи обидва батьківські види, з яких один є подовженим видом, що живе у відкритій воді, а інший має більш глибоку форму тіла та живе близько до берега.
Завдяки аналізу стабільних ізотопів тварин дослідники змогли показати, що здобич нового виду складається з іншої риби, крабів і креветок – здобичі, яка вже є в харчовому ланцюгу. Ймовірно, особини нового виду є найуспішнішими хижаками озера.
Унікальна екологічна ніша
Новий гібридний вид займає унікальну екологічну нішу, що дуже важливо в такій невеликій екосистемі, як озеро Ксілоа, діаметр якого становить лише трохи більше одного кілометра. «Обов’язковою умовою для тривалого співіснування окремих видів у такому обмеженому середовищі існування є те, що вони не конкурують один з одним», — каже Аксель Мейєр. Особливо тому, що нове видоутворення відбувається не на великій географічній відстані, а в симпатрійних умовах у тому самому невеликому середовищі існування, що й вихідний вид.
Секвенування геному, морфометрія, аналіз стабільних ізотопів – за допомогою цієї комбінації різних наборів даних дослідники змогли зрозуміти, як еволюціонував новий вид. У новому дослідженні дослідники перевіряють, як часто трапляються помилки, коли гібридним рибам дають вибір розмножуватися одна з одною або з особинами батьківського виду.
Нарешті, постає питання: як вибір партнера контролюється генетично?
