Учёные Кроноцкого заповедника изучат физиологические основы эволюции гольцов

Учёные Кроноцкого заповедника изучат физиологические основы эволюции гольцов.

11.02.2021

Исследования будут проводиться в лабораторных условиях. Результаты экспериментов лягут в основу биологически обоснованных работ по управляемому разведению лососевых рыб в водохранилищах и озёрах. 

На современном этапе изучения разнообразия животного мира считается, что значимая часть новых видов возникает за счёт эволюционного разделения единого предка на потребителей разных ресурсов (пищи, мест обитания или размножения) внутри одной экосистемы. Такой механизм видообразования называется симпатрическим. 

На Камчатке самым яркий пример разделения одного предка на множество новых видов (экологических форм) – эндемичная фауна лососевых рыб Кроноцкого озера. За 12 тысяч лет появилось восемь новых групп гольцов и три группы озёрной нерки. Специалисты Кроноцкого заповедника, занимающиеся проблемами эволюции, также обнаружили и изучили ряд других пресных водоёмов, где вселившийся голец за несколько тысяч лет образовал несколько новых групп с раздельным размножением, разным питанием, образом жизни и специфическим обликом. В частности, это рыбы из озёр Ангре, Камонное и Курильское на Камчатке; Пататгытгын в Корякии; Гытгыпильгын, Тывэгрыннэтгытгын и Капаргытгын на Чукотке. 

В ходе исследований эндемичных гольцов было обнаружено, что адаптации к специфическому образу жизни возникают в раннем развитии сразу после вылупления. Минимальные сдвиги в сроках формирования анатомических структур (элементов внутреннего строения тела) и ускорений роста имеют прогрессирующий эффект и в итоге приводят к формированию уникального внешнего вида во взрослом состоянии. Например, запаздывание окостенения челюстей и покровных костей черепа позволяет его хрящевой основе расти дольше – в итоге череп и челюсти удлиняются. Рот у такой рыбы оказывается больше, и это позволяет ей заглатывать более крупных жертв и переходить к хищничеству. 

«Мы выяснили, что во всех случаях сдвиги сроков закладывания и роста анатомических структур в раннем развитии гольцов регулируются активностью щитовидной железы. Интенсивность выработки этих гормонов у гольцов с разным образом жизни и типом питания сильно различаются. По всей видимости, на гормональном уровне именно щитовидная железа определяет «программу раннего развития» особи, приводящую к появлению той или иной адаптивной формы (вида)» – рассказал Григорий Маркевич, старший научный сотрудник ФГБУ «Кроноцкий государственный заповедник». 

В лабораторных условиях возможно регулировать гормональный фон животных за счет блокирования или усиления их синтеза. Такие исследования нужны для того, чтобы научиться изменять «программы развития» и искусственно определять способ реализации жизненного цикл живых организмов. Учёные Кроноцкого заповедника проводят эксперименты на обычном камчатском гольце-мальме. Предполагается, что, воздействуя на активность работы щитовидной железы и управляющий ей гипоталамус, удастся скорректировать рост и развитие рыб. 

На данном этапе получены потомки одного производителя, которые при одном и том же возрасте различаются по срокам выклева, размерам и степени развития почти на треть. В перспективе будут выращены экспериментальные группы, морфологически подобные придонным гольцам-бентофагам (поедающим донные организмы) и пелагическим (обитающим в толще воды) гольцам-хищникам. Управляя поведением рыб, специалисты попытаются добиться разной пищевой активности групп и простимулируют развитие новых экологических форм в одном поколении. Эти работы помогут разобраться в универсальных механизмах эволюции животных и перейти к биологически обоснованной управляемой аквакультуре лососевых рыб в водохранилищах и озёрах. 

Исследования реализуются при поддержке Фонда президентских грантов (проект № 20-1-032864) и автономной некоммерческой организации «Камчатский природоохранный центр «Особая территория».