Вести из лабораторий
Изменения климата могут быть причиной интенсивного видообразования
В современных работах по изучению биологического разнообразия часто прибегают к секвенированию ДНК исследуемых организмов. Молекулярные данные дополняют информацию, полученную в ходе традиционных анатомо-морфологических исследований. Подобный набор методов в совокупности с математическими инструментами даёт возможность установить степень родства видов, оценить время, когда произошло их расхождение, и выявить признаки, по которым виды можно различать без секвенирования ДНК.
Наша группа бриологов (так называют ботаников, изучающих мхи и родственные им организмы) с кафедры экологии и географии растений биологического факультета МГУ обратила внимание на околоводные мхи рода Pseudohygrohypnum (семейство Pylaisiaceae), ранее насчитывавшего всего два вида: P. eugyrium и P. subeugyrium. Эти мхи широко распространены в Евразии, в том числе в России — на севере Сибири, в Забайкалье, в континентальной части Дальнего Востока с немногочисленными местонахождениями в других регионах, а также на востоке Северной Америки. Они растут на скалах и камнях у воды горных ручьёв и вокруг водопадов.
Околоводные виды рода Pseudohygrohypnum заинтересовали исследователей как раз из-за своего необычного распространения. В атлантическом регионе (Северная и Центральная Европа и запад Северной Америки), откуда описаны оба вида, эти мхи встречаются в условиях очень мягкого океанического климата и маловероятно, чтобы те же виды росли в резко континентальном климате Сибирской Субарктики, Забайкалья и других горных систем Северной Азии.
Совместно с коллегами из Ботанического сада-института ДВО РАН, Главного ботанического сада им. Н. В. Цицина РАН, Ботанического сада Миссури (США) и Университета Южной Богемии (Чехия) бриологи МГУ исследовали морфологию, анатомию и генетическую вариабельность мхов. Работали в основном с гербарным материалом — провели ревизию гербариев в Москве, Санкт-Петербурге, Иркутске, Новосибирске, Владивостоке, Ботаническом саду Миссури и других научных центрах. Значительное число образцов растений собрано научным коллективом МГУ, часть образцов из зарубежных гербариев прислали коллеги.
Гипотезу об отличии российских растений от «субатлантических» проверяли с помощью молекулярных методов. Традиционный арсенал методов изучения дифференциации видов впервые был дополнен моделированием распространения и оценкой сходства экологических ниш. В результате выяснилось, что в изученную группу мхов входят как минимум восемь видов, и исследователям удалось выявить морфологические признаки, по которым эти виды можно различать. Образцы, относящиеся к виду P. eugyrium, образуют три аллопатрические линии (то есть линии, распространённые в разных, полностью пространственно разделённых ареалах, они и рассматриваются в дальнейшем как отдельные виды), связанные с влажными районами Северной и Центральной Европы, восточной части Северной Америки и Восточной Азии. Образцы, относившиеся ранее к P. subeugyrium, формируют пять филогенетических линий*; две из них также приурочены к районам с мягким океаническим климатом, — северной Атлантике и муссонному климату Восточной Азии. Остальные три встречаются в условиях континентального климата Северной Азии, от прохладно-умеренного до арктического. Благодаря выбору такого удобного объекта с резкой дифференциацией ареалов отдельных видов по климатическим градиентам в этом исследовании впервые получено статистическое подтверждение, что близкородственные мхи способны занимать новые экологические ниши.