Новый вид тихоокеанских лососей – горбушка Крашенинникова Oncorhynchus gorbuschka sp. nova: описание и генезис таксона

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Многолетние комплексные исследования морфологической и генетической дифференциации горбуши привели нас к выводу, что в бассейне северной части Тихого океана существуют два близкородственных криптических вида тихоокеанских лососей, которые до этого рассматривались как один вид Oncorhynchus gorbuscha (Walbaum). Новый вид тихоокеанских лососей – горбушка Крашенинникова (народный английский – rosy salmon) O. gorbuschka sp. nova Glubokovsky et Zhivotovsky – занимает практически тот же ареал, что и вид горбуша O. gorbuscha sensu stricto (народный английский – pink salmon). Наиболее яркое экологическое различие этих видов – горбушка Крашенинникова нерестится лишь в нечетные годы, а горбуша – только в четные, формируя две репродуктивно изолированные линии по всему природному ареалу. Между ними наблюдаются вполне рельефные для современных методов исследования различия по демографическим особенностям, многомерным морфологическим признакам, белковым и ДНК-маркёрам и полногеномным профилям. Предположительно, оба эти вида являются относительно молодыми, эволюционно дивергировавшими друг от друга в ходе симпатрической аллохронной эволюции, приведшей к единственному возрастному классу. В результате этого все половозрелые особи каждой из линий – четных и нечетных лет нереста (за редким исключением в рамках природного нерестового ареала) – размножаются в речных бассейнах ровно через два года, погибая вскоре после нереста. Наличие двух видов – горбуши и горбушки Крашенинникова – требует раздельного их учета при фундаментальных и прикладных исследованиях, промысле и регулировании рыболовства, а также охране и искусственном воспроизводстве.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. К. Глубоковский

Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО)

Автор, ответственный за переписку.
Email: glubokovsky@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-4093-7786
Россия, Москва

Л. А. Животовский

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова (ИОГен) Российской академии наук

Email: glubokovsky@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Васильев А.Г. Быстрые эпигенетические перестройки популяций как один из вероятных механизмов глобального биоценотического кризиса // Биосфера. 2009. Т. 1. С. 166–177.
  2. Глубоковский М.К. Эволюционная биология лососевых рыб. М.: Наука. 1995.
  3. Глубоковский М.К., Глубоковская Е.В. Пути эволюции тихоокеанских лососей рода Oncorhynchus Suckley. Рыбы в экосистемах лососевых рек Дальнего Востока. Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН СССР. 1981. С. 5–66.
  4. Глубоковский М.К., Животовский Л.А. Популяционная структура горбуши: система флуктуирующих стад // Биол. моря. 1986. Т. 12. С. 39–44.
  5. Горшкова Г.В., Горшков С.А. Хромосомный полиморфизм горбуши четных и нечетных лет // Доклады АН СССР. 1983. Т. 273. С. 1023–1024.
  6. Животовский Л.А. Генетика природных популяций. Йошкар-Ола: Типография “Вертикаль”. 2021.
  7. Животовский Л.А. Эволюционная история тихоокеанских лососей и форелей // Тр. ВНИРО. 2015. Т. 157 (ч. 2). С. 4–23.
  8. Животовский Л.А., Глубоковский М.К. Роль миграций и отбора в генетической дифференциации горбуши Oncorhynchus gorbuscha (Walbaum) // Докл. АН СССР. 1989. Т. 308. С. 1235–1240.
  9. Животовский Л.А., Глубоковский М.К., Викторовский Р.М. и др. Генетическая дифференциация горбуши // Генетика. 1989. Т. 25. С. 1261–1274.
  10. Зеленина Д.А., Животовский Л.А., Сошнина В.А. и др. Внутривидовая дифференциация азиатской горбуши по данным о последовательности митохондриального гена cytb // Генетика. 2022. Т. 58. С. 1280–1291.
  11. Иванков В.Н. О возрастной структуре популяции горбуши // Вопр. ихтиологии. 1965. Т. 4. С. 662–667.
  12. Каев А.М. Особенности воспроизводства кеты в связи с ее размерно-возрастной структурой // Южно-Сахалинск: СахНИРО. 2003.
  13. Каев А.М., Животовский Л.А. О вероятном перераспределении горбуши Oncorhynchus gorbuscha между районами воспроизводства разных стад // Вопр. ихтиологии. 2017. Т. 57. С. 264–274.
  14. Крашенинников С.П. Описание земли Камчатки, т. 1. СПб: Академия наук, 1755. (репринтное издание 1994 года СПб.: Наука).
  15. Крашенинников С.П. Описание Земли Камчатки: с приложением рапортов, донесений и других неопубликованных материалов. Т. 1. М.-Л.: Изд-во Главсевморпути. 1949.
  16. Кровнин А.С., Кивва К.К., Мурый Г.П., Сумкина А.А. Влияние климатических факторов на межгодовые колебания запасов камчатской горбуши в 2014–2020 гг. // Вопр. рыболовства. 2021. Т. 22. С. 35–45. doi: 10.36038/0234-2774-2021-22-4-35-45
  17. Майр Э. Принципы зоологической систематики. М.: Мир. 1971.
  18. Майр Э. Популяции виды и эволюция. М.: Мир. 1974.
  19. Международный кодекс зоологической номенклатуры. Изд. 4. М.: Изд-во Товарищество научных изданий КМК. 2004.
  20. Правдин И.Ф. Руководство по изучению рыб. М.: Пищ. пром-ть. 1966.
  21. Салменкова Е.А., Омельченко В.Т., Малинина Т.В. и др. Популяционно генетические различия между смежными поколениями у горбуши, размножающейся в реках азиатского побережья Северной Пацифики / Генетика и размножение морских животных. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1981. 95–104.
  22. Салменкова Е.А., Гордеева Н.В., Омельченко В.Т. и др. Генетическая дифференциация горбуши Oncorhynchus gorbuscha Walbaum в азиатской части ареала // Генетика. 2006. Т. 42. С. 1371–1388.
  23. Световидов А.Н. Типы видов рыб, описанные П.С. Палласом в “Zoographia Rosso-Aziatica”. Л.: Наука. 1978.
  24. Artedi P. Genera piscium in quibus systema titum ichthyologiae propenitur cum classibus, ordinibus, generum characteribus, specierum differentiis, observvationibus plurimis. Ichthyologiae Part III, Emendata et aucta a J.I. Walbaum. Grypeswalidae. 1792.
  25. Aspinwall N. Genetic analysis of North American population of the pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) possible evidence for the neutral mutation random drift hypothesis // Evolution. 1974. V. 28. P. 295–305.
  26. Barson N.J., Aykanat T., Hindar K. et al. Sex-dependent dominance at a single locus maintains variation in age at maturity in salmon // Nature. 2015. V. 528. P. 405–408. https://doi.org/10.1038/ nature16062
  27. Beacham T.D., Withlei R.E., Gould A.P. Biochemical genetic stock identification of pink (Oncorhynchus gorbuscha) in southern British Columbia and Puget Sound // Canad. J. Fish. Aquat. Sci. 1985. V. 42. P. 1474–1483.
  28. Beacham T.D., McIntosh B., MacConnachie C. et al. Population structure of pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) in British Columbia and Washington, determined with microsatellites // Fish Bull. 2012. V. 110. P. 242–256.
  29. Bilton H.T., Ricker W.E. Supplementary checks on the scales of pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) and chum salmon (O. keta) // J. Fish. Res. Board of Canada. 1965. V. 22. P. 1477–1489.
  30. Churikov D., Gharrett A.J. Comparative phylogeography of the two pink salmon broodlines: an analysis based on a mitochondrial DNA genealogy // Mol. Ecol. 2002. V. 11. P. 1077–1101.
  31. Christensen K.A., Rondeau E.B., Sakhrani D. et al. The pink salmon genome: uncovering the genomic consequences of a strict two-year life-cycle // PLoS One. 2021. V. 16. e0255752. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0255752
  32. Coyne J.A., Orr H.A. Speciation. Sunderland, MA: Sinauer Associates. 2004.
  33. Dennis J. Little giants: the unlikely journey of pink salmon in the Great Lakes. 2017. https://jerrydennis.net/1/post/2017/09/saga-of-the-pink-salmon.html (accessed 01.06.2023).
  34. Gavrilets S. Fitness landscapes and the origin of species. Princeton, NJ: Princeton University Press. 2004.
  35. Gharrett A.J., Joyce J., Smoker W.W. Fine-scale temporal adaptation within a salmonid population: mechanism and consequences // Molecular Ecology. 2013. V. 22. P. 4457–4469.
  36. Gharrett A.J., Smoker W.W. Two generations of hybrids between even- and odd-year pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha): a test for outbreeding depression? // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 1991. V. 48. P. 1744–1750.
  37. Gharrett A.J., Smoker W.W., Reisenbichler R.R., Taylor S.G. Outbreeding depression in hybrids between odd- and even-broodyear pink salmon // Aquaculture. 1999. V. 173. P. 117–129.
  38. Gharrett A.J., Zhivotovsky L.A. Migration. “Population genetics: principles and applications for fisheries scientists”, Bethesda, Maryland: Am. Fish. Soc. 2003. P. 141–174.
  39. Gilk S.E., Wang I.A., Hoover C.L. et al. Outbreeding depression in hybrids between spatially separated pink salmon, Oncorhynchus gorbuscha, populations: marine survival, homing ability, and variability in family size // Env. Biol. Fish. 2004. V. 69. P. 287–297.
  40. Hartl D.L., Clark A.G. Principles of population genetics (2nd Ed.). Sunderland, Mass.: Sinauer Ass. Inc. Publ. 1989.
  41. Hendry A.P., Day T. Population structure attributable to reproductive time: Isolation by time and adaptation by time // Mol. Ecol. 2005. V. 14. P. 901–916.
  42. Kovach R.P., Gharrett A.J., Tallmon D.A. Temporal patterns of genetic variation in a salmon population undergoing rapid change in migration timing // Evol. Appl. 2013. V. 6. P. 795–807.
  43. Keefer M.L., Caudill Ch.C. Homing and straying by anadromous salmonids: a review of mechanisms and rates // Rev Fish Biol, Fisheries. 2014. V. 24. P. 333–368.
  44. Limborg M.T., Waples R.K., Seeb J.E., Seeb L.W. Temporally isolated lineages of pink salmon reveal unique signatures of selection on distinct pools of standing genetic variation // J. Heredity. 2014. V. 105. P. 835–845.
  45. McGregor A.J., Lane S., Thomason M.A. et al. Migration timing, a life history trait important in the genetic structure of pink salmon // N. Pac. Anadr. Fish. Comm. Bull. 1998. V. 1. P. 262–273.
  46. Nicolette J.P., Spangler G.R. Population characteristics of adult pink salmon in two Minnesota tributaries to Lake Superior // J. Great Lakes Res. 1986. V. 12. P. 237–250.
  47. Podlesnykh A.V., Kukhlevsky A.D., Brykov V.A. A comparative analysis of mitochondrial DNA genetic variation and demographic history in populations of even and odd-year broodline pink salmon, Oncorhynchus gorbuscha (Walbaum, 1792), from Sakhalin Island // Environ. Biol. Fish. 2020. V. 103. P. 1553–1564.
  48. Reed T.E., Prodöhl P., Bradley C. et al. Heritability estimation via molecular pedigree reconstruction in a wild fish population reveals substantial evolutionary potential for sea-age at maturity, but not size within age-classes // Canad. J. Fish. Aquat. Sci. 2018. V. 76. 5. https://doi.org/10.1139/cjfas-2018-0123
  49. Sato S., Urawa S. Genetic variation of Japanese pink salmon populations inferred from nucleotide sequence analysis of the mitochondrial DNA control region // Environ. Biol. Fish. 2017. V. 100. P. 1355–1372.
  50. Sinclair-Waters M., Ødegård J., Korsvoll S.A. et al. Beyond large-effect loci: large-scale GWAS reveals a mixed large effect and polygenic architecture for age at maturity of Atlantic salmon // Genet. Select. Evol. 2020. V. 52. P. 9. https://doi.org/10.1186/s12711-020-0529-8
  51. Smoker W.W., Gharrett A.J., Stekoll M.S. Genetic variation of return date in a population of pink salmon: A consequence of fluctuating environment and dispersive selection? // Alaska Fish. Res. Bull. 1998. V. 5. P. 46–54.
  52. Tarpey C.M., Seeb J.E., McKinney G.J. et al. Single-nucleotide polymorphism data describe contemporary population structure and diversity in allochronic lineages of pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) // Can. J. Fish. Aquat. Sci. 2018. https://cdnsciencepub.com/doi/abs/10.1139/cjfas-2017-0023
  53. Taylor R.S., Friesen V.L. The role of allochrony in speciation // Mol. Ecol. 2017. V. 26. P. 3330–3342.
  54. Zhivotovsky L.A., Tochilina T.G., Shaikhaev E.G. et al. Hybrids between chum salmon (Oncorhynchus keta) and pink salmon (O. gorbuscha): High growth rate, intermediate age, intermediate color pattern, different scale shape, and potential negative effects on pink and chum salmon production // J. Fish Biol. 2016. V. 89. P. 2098–2106.
  55. Zhivotovsky L.A., Gharrett A.J., McGregor A.J. et al. Gene differentiation in Pacific salmon (Oncorhynchus sp.): Facts and models with reference to pink salmon (O. gorbuscha) // Canad. J. Aquat. Sci. 1994. V. 51 (suppl. 1). P. 223–232.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема первичных экстерьерных промеров горбуши (по: Глубоковский, 1995). Признаки 1–9 – горизонтальные проекции соответствующих промеров, остальные признаки – непосредственные измерения

Скачать (81KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Горбушка Крашенинникова Oncorhynchus gorbuschka sp. nova, HOLOTYPUS, самка из р. Паратунка, Авачинский залив, п-ов Камчатка, поймана 01.08.2019 года. Образец хранится в коллекции Зоологического института РАН, Санкт-Петербург, инвентарный № ЗИН 56730

Скачать (74KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Примеры генетической дивергенции по разным типам ДНК-маркеров среди популяционных выборок из линий горбуши нечетных (крестики) и четных (кружки) лет нереста. а – по изоферментным локусам (модиф.: Животовский и др., 1989); б – по митохондриальной ДНК (модиф.: Зеленина и др., 2022); в – по микросателлитам (по данным Beacham et al., 2012); г – по SNP-маркерам

Скачать (95KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Динамика частот особей аллохронного генотипа А2А2 в популяции при отборе против гетерохронных генотипов. Условные обозначения: жирная линия: отбор против всех гетерохронных особей с интенсивностями s13 = 0.01, s12 = 0.001 и s23 = 0.001; штриховая и пунктирная линии: отбор только против крайне гетерохронных особей А1А3 с интенсивностями s13 = 0.01 и 0.02, соответственно. Длительность моделирования – 10 тыс. лет

Скачать (53KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024