Беззубки на страже экологии: ученые провели масштабный анализ распространения пресноводного моллюска

Молодые ученые Лавёровского центра оценили генетическое разнообразие и ареал утиной беззубки — пресноводного моллюска Anodonta anatina. Свое название беззубки получили, поскольку взрослые особи этого рода не имеют замка с системой зубов, створки их раковин закрываются за счет мышц-замыкателей. Этот вид моллюсков играет важную экологическую роль. Беззубки обеспечивают фильтрацию воды, а в их раковинах аккумулируются элементы и соединения из водной среды, включая токсичные. Это позволяет специалистам рассматривать беззубку в качестве чувствительного биоиндикатора, по состоянию которого можно отслеживать изменения в экосистемах.

Многолетнее исследование биогеографии и генетических особенностей популяций пресноводного моллюска Anodonta anatina выполнила команда молодых сотрудников Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики имени академика Н. П. Лавёрова Уральского отделения РАН (Лавёровский центр, Архангельск) при участии зарубежных коллег, в том числе из Беларуси.

Anodonta anatina широко распространена в водоемах Евразии. Моллюск обитает в совершенно разных климатических условиях: и в промерзающих водоемах Восточной Арктики, и в водоемах пустынной зоны Азии с жарким климатом. В Европе утиная беззубка встречается фактически повсеместно.

В рамках научного проекта ученые совершили множество экспедиций, в том числе в труднодоступные районы Сибири и Урала, в бассейн протекающей через территории Ливана, Сирии и Турции реки Эль-Аси (Оронт), и другие регионы Евразии, где находятся локальные популяции.

«Большой объем имеющихся данных позволил охватить практически весь ареал беззубки. Финальная часть исследования была сфокусирована на популяциях, населяющих реки Арктики. Мы провели сбор образцов в бассейнах Северной Двины, Печоры, Таза, Оби, Енисея и Лены с последующим генетическим анализом. Также были использованы нуклеотидные последовательности из международной базы генетических данных NCBI. Все это позволило провести широкомасштабный популяционно-генетический анализ», — отмечает старший научный сотрудник лаборатории молекулярной экологии и биогеографии Лавёровского центра Артем Любас.

Всего было выявлено четыре генетические группы и одна подгруппа утиной беззубки. Одна из них населяет Пиренейский полуостров (желтые кружки), другая (отмечена зелеными кружками) — Апеннины и бассейн реки Эбро (северо-восток Пиренейского полуострова). В рамках проекта была описана третья группа, населяющая реки бассейна Азовского моря. Установлены границы ареала наиболее молодой группы — она распространена в Центральной Европе и на полуострове Малая Азия (популяции отмечены на карте голубыми кружками). Также выделено ее ответвление — подгруппа, популяции которой обитают на территориях от Западной Европы до Восточной Сибири и от Скандинавии до Каспийского региона (отмечены кружками темно-синего цвета).

Построенная медианная сеть гаплотипов — уникальных последовательностей ДНК — отражает генетические связи популяций. Она позволяет сопоставлять возраст генетических групп и обосновывать исчезнувшие соединения между пресноводными бассейнами, где живут беззубки, и выявлять соединения этих бассейнов с искусственными каналами.

Интересно, что популяции наиболее молодой подгруппы распространены в водоемах России. Ее юный возраст обусловлен масштабными оледенениями в период позднего плейстоцена (от 10 до 100 тысяч лет назад). Оледенение перекрыло сток рек, а образовавшиеся гигантские ледниково-подпрудные озера обеспечили соединения между водотоками.

Как и другие двустворчатые моллюски семейства унионид утиная беззубка осваивает новые водоемы благодаря глохидиозу — паразитированию личинок (глохидий) на рыбах. Причем в отличие от прихотливой жемчужницы, предпочитающей развиваться на лососевых рыбах, личинки беззубки имеют широкий круг хозяев (чаще всего глохидии анодонты находят на плотве). Все эти факторы способствовали расселению вида в Сибири и Арктике и образованию локальных популяций в труднодоступных районах.

Как отмечает ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной экологии и биогеографии Лавёровского центра Александр Кондаков, построенная схема демонстрирует связи между группами и дивергенцию — наличие в каждой группе отдельных генетических линий. Свойственный российским водоемам гаплотип беззубки имеет самую разветвленную сеть единичных дивергентных линий с мелкими синими и серыми кружочками. Это и есть локальные популяции, находящиеся в удаленных районах, — в верховьях таких крупных рек, как Лена, в бассейнах рек Таз, Урал, Онега.

«На начальной фазе заселения видом территории, как правило, генетическое разнообразие очень низкое. Изолированные «ветки» популяции постепенно накапливают случайные нуклеотидные замены (мутации). Отчасти это свидетельствует о постепенной адаптации к локальным условиям», — объясняет Александр Кондаков.

Масштабный проект был реализован при финансовой поддержке Минобрнауки России и Российского научного фонда (проект РНФ № 21-17-00126). Следующим этапом работы научной группы по беззубке станет изучение динамики накопления ее особями тяжелых металлов и других токсичных элементов и соединений.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале.

Фотографии: Ольга Аксёнова, Лавёровский центр