ЗООЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2015, том 94, № 5, с. 614-620
УДК 575.22:599.323.5
ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ВИДОВ ЭВЕРСМАНОВЫХ ХОМЯЧКОВ (ALLOCRICETUL US, CRICETINAE): ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ
© 2015 г. А. В. Гуреева1, Н. Ю. Феоктистова1, С. Н. Матвеевский2, О. Л. Коломиец2, А. В. Суров1
Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Москва 119071, Россия 2Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва 119991, Россия e-mail: Feoktistovanyu@gmail.com, Allocricetulus@gmail.com Поступила в редакцию 25.03.2014 г.
Вопреки существовавшим ранее представлениям, основанным на морфологических и кариологи-ческих данных о невозможности гибридизации эверсмановых хомячков рода Allocricetulus (A. curtatus и A. eversmanni), впервые получены как гибриды Fi в обоих сочетаниях, так и детеныши от возвратного скрещивания на одну из родительских форм. Однако число успешных спариваний у гете-роспецифичных пар было меньше, гибридные детеныши отличались массой тела при рождении, выживаемостью и меньшим весом по достижении половой зрелости. При анализе синаптонемного комплекса в профазе I мейоза у гибридов от скрещивания самки A. curtatus и самца A. eversmanni обнаружено, что значительная часть клеток подвергается на этой стадии аресту и селекции. Тем не менее, часть сперматоцитов все же формирует сперматозоиды. Возможность получения гибридов в лаборатории между двумя исследованными видами эверсмановых хомячков с разным числом хромосом может свидетельствовать об относительно низкой их дивергенции.
Ключевые слова: Allocricetulus curtatus, A. eversmanni, гибридизация, профаза I мейоза, синаптонем-ный комплекс, репродуктивная изоляция
DOI: 10.7868/S0044513415050062
Проблема вида и видообразования — одна из ключевых в современной теории эволюции (Turelli et al., 2001). Для изучения проблемы видообразования перспективными являются виды и формы животных, у которых этот процесс еще не полностью завершен или же разделение на виды произошло относительно недавно. Наличие или отсутствие репродуктивной изоляции, защищенность генофонда природных популяций являются ключевыми моментами биологической (Dobzhansky, 1970; Mayr, 1942) и генетической (Baker, Bickham, 1986) концепций вида. Перспективным материалом для исследования видообразования у млекопитающих служат хомяки Палеарктики (подсемейство Cricetinae) (Воронцов, 2004; Феоктистова 2008; Flint, 1966; Neumann et al., 2006; Poplavskaya etal., 2012). К ним относится несколько родов, представленных видами с небольшим уровнем морфологической дивергенции, аллопатрически-ми или парапатрическими ареалами и большими или меньшими различиями в строении и числе хромосом. Это, в частности, четыре вида рода Me-socricetus, три вида рода Phodopus (P. sungorus, P. campbelli, P. roborovskii), надвидовой комплекс
Cricetulus barabensis s. lato, и два вида рода Allocricetulus (A. eversmanni и A. curtatus). Репродуктивная изоляция видов внутри каждого рода проявляется по-разному. Для представителей родов Phodopus, Mesocricetus и Cricetulus ранее был проведен гибридологический анализ, позволивший уточнить таксономический статус ряда видов и форм. Так, три хромосомные формы барабинских хомячков (C. barabensis s. lato) (2n = 20 у "barabensis", 2n = 22 у "griseus" и 2n = 24 у "pseudogriseus") скрещиваются в лаборатории, но в природе в зонах контакта ареалов гибридные зоны не обнаружены (Poplavskaya et al., 2012). Хомячки Кэмпбелла (P. campbelli) и джунгарский (P. sungorus) имеют одинаковое число хромосом, их кариотипы очень сходны, отличия затрагивают только самые мелкие аутосомы и половые хромосомы (Раджабли, 1975; Раджабли, Крюкова, 1971; Черепанова, 2001; Gamperl et al., 1978). Хомячок Кэмпбелла и джунгарский аллопатричны, механизмы репродуктивной изоляции в значительной степени сформированы, так как в лаборатории самки-гибриды — фертильны, а самцы — стерильны (Сафронова и др., 1992, 1999). Аналогичная кар-
Рис. 1. Ареалы двух видов эверсмановых хомячков Allocricetulus eversmanni (1) и Allocricetulus curtatus (2), построенные на основе объединения нескольких литературных источников (Воронцов, 1960; Пантелеев, 1998; Соколов, Орлов, 1980; Mammal species of the world ..., 2005; Flint, 1966; A Guide to the Mammals of China, 2008) и собственных данных.
тина характерна и для хомяков рода Mesocricetus. Сирийский хомяк (M. auratus) и закавказский (M. brandti) при скрещивании с аллопатричным обоим видам хомяком Ньютона (M. newtoni) в лаборатории дают частично плодовитых гибридов (Todd et al., 1972), хотя все виды отличаются числом и строением хромосом (Matthey, 19б0; Atlas of mammalian chromosomes, 200б).
Хорошим объектом для изучения уровня видовой дивергенции являются также хомячки рода Allocricetulus. Аллопатрический характер распространения (рис. 1), разное число (Matthey, 19б0) и строение хромосом (Romanenko et al., 2013), морфология glans penis предполагали их репродуктивную изоляцию (Воронцов, 1982), что позволяло считать монгольского хомячка (A. curtatus (Allen 1925)) и хомячка Эверсмана (A. eversmanni (Brandt 1859)) хорошими видами (Mammal species of the world ..., 2005; Павлинов, 200б). Однако возможность гибридизации их в лабораторных условиях до сих пор экспериментально не проводилась, хотя этот метод, в случае положительного результата, позволяет с большей точностью определить степень дивергенции исследуемых видов.
Ранее нами в лаборатории были размножены как монгольский хомячок (Feoktistova et al., 2013), так и хомячок Эверсмана (Рюриков и др., 2003). Было показано, что монгольского хомячка в отличие от хомячка Эверсмана можно содержать парами. Получить потомство у хомячка Эверсма-на возможно только, ссаживая самца с самкой на короткое время во время ее рецептивности. Нам удалось получить достаточное поголовье хомячков обоих видов для проведения гибридологического анализа.
Цель настоящего исследования — экспериментальная проверка уровня репродуктивной изоляции у эверсмановых хомячков, установление возможных нарушений в мейозе у гибридов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В экспериментах были использованы как особи из природы, так и их потомство (первого и второго поколения), рожденное в неволе. Монгольские хомячки были привезены из Республики Тува, Россия (окрестности озера Тере-Холь) в 2009 г., а хомячки Эверсмана — из Саратовской обл., Россия (Краснокутский р-н) в 2010 г.
Всего в опытах по гибридизации использовано 15 самцов и 14 самок монгольского хомячка, 4 самца и 9 самок хомячка Эверсмана, а также 4 самца и 5 самок гибридов F1 (полученных от спаривания самца A. eversmanni и самки A. curtatus). Работа выполнялась в весенне-летние периоды 2011-2013 гг.
В течение всего времени животных содержали в неотапливаемом помещении при естественном освещении. Возраст особей к началу эксперимента составлял один-два года. Животных содержали поодиночке в клетках размером 26 х 21 х 14 см. В качестве подстилки использовали древесную стружку, а для построения гнезда — хлопковую вату. В состав корма входили зерносмесь, комбикорм, овощи, творог, мясо. Все корма давались ad libitum.
Опыты по гибридизации животных проводили в период максимальной активности зверьков в природе (в вечерние часы) на нейтральной территории под наблюдением экспериментатора. Самки ссаживались только в состоянии эструса. Для
б1б
ГУРЕЕВА и др.
определения рецептивности ежедневно исследовали вагинальные мазки по методике, описанной для джунгарского хомячка (Яковенко, 1974). Проводили как конспецифичные (контроль), так и гетероспецифичные ссаживания во всех вариантах: прямых — самка хомячка Эверсмана х самец монгольского хомячка, реципрокных — самка монгольского хомячка х самец хомячка Эвер-смана и возвратных скрещиваний (таблица).
Полученное потомство, как от родительских видов, так и гибридов, взвешивали, определяли средний вес детеныша в выводке при рождении, число детенышей, их выживаемость и вес особей, достигших половой зрелости.
Проведен электронно-микроскопический анализ синаптонемных комплексов (СК) самцов одного родительского вида A. curtatus (2n = 20) и двух межвидовых гибридов F1 A. curtatus х A. eversmanni (2n = 26) c 23 хромосомами. Тотальные препараты распластанных СК получены по методу (Dresser, Moses, 1980) с собственными модификациями. Суспензию сперматоцитов в среде Игла наносили на поверхность капли 0.2 М сахарозы, объем которой составлял 15—20 мкл. Через 2 мин капли равномерно распределяли по поверхности предметного стекла, покрытого пластиком Falcon. Далее препараты фиксировали охлажденным 4% пара-формальдегидом (рН 8.4), через 6—10 мин препараты промывали 0.4% раствором Fotoflo (фирмы Kodak), высушивали на воздухе и окрашивали азотнокислым серебром (Fletcher, 1979) и исследовали с помощью электронного микроскопа Jem-100B.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Анализ показателей размножения конспеци-фичных и гетероспецифичных пар монгольского и хомячка Эверсмана выявил, что процент успешных спариваний (от общего числа спариваний, независимо наступила беременность или нет) и количество детенышей в выводке различались (таблица).
Беременность у самок при прямом скрещивании (самец A. curtatus х самка A. eversmanni) наступила только в одном случае из десяти. При этом единственный детеныш был очень крупным и погиб в возрасте 20 дней. При реципрокном скрещивании (самец A. eversmanni х самка A. curtatus) получено 3 выводка, в каждом из которых было 4 детеныша с массой тела при рождении, не отличавшейся от родительских форм. Более крупными были и оба детеныша при возвратном скрещивании (самец F1 (самец A. eversmanni х самка A. curtatus) х самка A. curtatus). В двух случаях возвратного скрещивания масса тела новорожденных детенышей не отличались от детенышей обоих родительских видов. В случае, когда оба партнера были гибридами потомства не получили (таблица).
Масса тела взрослых особей у монгольских хомячков в целом больше, чем у хомячков Эверсмана, половой диморфизм выражен у обоих видов, и самцы в среднем на 20% крупнее самок. Гибридные особи оказались на 15—35% мельче родительских (таблица).
Для установления возможных механизмов посткопуляционной из
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.