ГЕНЕТИКА, 2008, том 44, № 6, с. 841-849
ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ
УДК 575.857:599.323.4
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПОДВИДОВ ДОМОВОЙ МЫШИ MUS MUSCUIUS И ИХ ТАКСОНОМИЧЕСКИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ:
ДАННЫЕ RAPD-PCR-АНАЛИЗА
© 2008 г. Л. Н. Спиридонова1, К. В. Коробицына1, Л. В. Якименко2, А. С. Богданов3
1 Биолого-почвенный институт Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток 690022; e-mail: spiridonova@biosoil.ru 2Владивостокский государственный университет экономики и сервиса, Владивосток 690990 3Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова Российской академии наук, Москва 119334
Поступила в редакцию 01.02.2007 г.
Окончательный вариант получен 18.06.2007 г.
Проведен RAPD-PCR-анализ генетической дифференциации шести подвидов домовой мыши: Mus musculus musculus, M. m. domesticus, M. m. castaneus, M. m. gansuensis, M. m. wagneri и M. m. ssp. (bactri-anus?). Идентифицировано 373 локуса общей протяженностью примерно 530 тпн. Выявлены таксон-специфичные молекулярные маркеры, установлены уровни подвидовых генетических отличий и показана различная степень подвидовой генетической дифференциации. Наиболее генетически сходными оказались подвиды: M. m. castaneus - M. m. domesticus и M. m. musculus - M. m. gansuensis. В предлагаемой нами филогенетической схеме максимально отличным от всех остальных подвидов оказался M. m. wagneri. Генетические расстояния между ним и остальными подвидами в 2-3 раза превышали значения генетических дистанций между "хорошими" видами подрода Mus (например, между M. musculus и M. spicilegus, M. musculus и M. abbotti). Сделанные на основе RAPD-анализа оценки генетического сходства и филогенетические связи шести подвидов домовой мыши частично согласуются с результатами, полученными цитогенетическими и аллозимными методами. Вместе с тем они значительно отличаются от филогенетических построений, выполненных по результатам секвенирования контрольного региона мтДНК, что отражает несоответствие друг другу разных систем наследования.
Генетическая дифференциация вида Mus musculus L., 1758, большинством исследователей рассматриваемого как надвидовой комплекс Mus musculus, в настоящее время изучена весьма детально. Вместе с тем применение разных методов генетического анализа, значительная географическая неравномерность в изучении таксонов домовой мыши вызвали ряд вопросов. Так, связь наблюдаемой изменчивости с таксономической принадлежностью, значимость изменчивости по разным системам признаков, влияние гибридизации на изменчивость - вот неполный спектр вопросов, возникающих у исследователей.
Во второй половине прошлого века усилиями преимущественно специалистов в области биохимической генетики была выявлена сложная под-разделенность синантропных форм домовой мыши на несколько генетически дискретных групп: musculus, domesticus, castaneus, bactrianus [1-5]. Нет общепринятого мнения относительно их таксономического статуса. По мнению одних исследователей, вид M. musculus s. str. включает 34 подвидовые группы - musculus, domesticus, castaneus, bactrianus [4, 5]. Согласно другой точке зрения, видовая самостоятельность перечисленных таксонов очевидна [6, 7]. Обсуждение этих взгля-
дов выходит за рамки настоящего исследования. Заметим только, что на данный момент мы по-прежнему придерживаемся первой из систем домовой мыши.
Видовая самостоятельность дикоживущих Mus spicilegus, M. spretus и M. abbotti доказана результатами экспериментальной гибридизации и об-щепризнана. Дикоживущие либо семисинантроп-ные мыши Центральной Азии и частично Дальнего Востока - M. m. wagneri, M. m. gansuensis (= M. m. raddei) и M. m. manchu - рассматриваются в качестве подвидов в составе M. musculus s. str. Помимо определенного сходства в образе жизни, мыши этих таксонов слабо различимы по внешним морфологическим признакам. На этом основании и по данным молекулярно-генетического анализа [8, 9] ранее мы высказали мнение о возможности выделения центрально-азиатских домовых мышей в отдельную подвидовую группу wagneri [10]. Необходимо, однако, напомнить, что в отличие от европейских дикоживущих видов мыши группы wagneri не утратили способности свободно скрещиваться с другими представителями M. musculus s. str. [11].
Гибридизация синантропных и семисинан-тропных подвидов домовой мыши в природе - яв-
ление, широко распространенное, влияющее на гетерогенность популяций [7]. Смешение в гибридных зонах диагностических признаков (морфологических, аллозимных, кариологических, мтДНК) разных таксонов затрудняет определение таксономической принадлежности участников интрогрессий. Кроме того, признаки, являющиеся диагностическими для каких-то подвидов, непригодны для дифференциации других. К примеру, перспективные для дифференциации ряда подвидов кариологические характеристики оказались неприемлемыми для разделения M. m. cas-taneus и M. m. domesticus. Размеры центромерных блоков гетерохроматина, характер их распределения в кариотипе, тип Х-хромосомы, отсутствие маркерных аутосом - все эти параметры одинаковы у обоих подвидов. Использование для реконструкций таксономических взаимоотношений одного из передовых методов - анализа контрольного региона мтДНК, также представляется недостаточным вследствие незначительной доли кодируемой информации. У домовой мыши, к примеру, мтДНК составляет всего 0.2% от всей ДНК клетки, у человека - 1%, у большинства млекопитающих мтДНК кодирует только 13 белков, а у дрожжей - не более 20 [12]. Разногласия, как будет показано далее, в результатах исследований подвидов домовой мыши разными методами подчеркивают необходимость комплексного подхода к исследованию изменчивости, включающего классические и современные молекуляр-но-генетические методы.
Используемый в настоящей работе RAPD-PCR-анализ, успешно зарекомендовавший себя в наших прошлых работах с домовой мышью [1315], применим для исследования внутрипопуляци-онного генетического полиморфизма, межпопу-ляционной и межвидовой дифференциации, установления филогенетических связей. Он может быть использован при изучении феномена гибридизации, для оценки масштабов и направления интрогрессии генов, в исследованиях по геногео-графии [16, цит. по: 17]. В случае выявления таксон-специфичных молекулярных маркеров этот метод способен помочь в решении таксономических проблем.
Результаты наших предыдущих исследований, в которых было проанализировано около 180 особей M. musculus из 29 точек бывшего СССР, продемонстрировали высокое сходство RAPD-спектров домовых мышей из различных локалитетов [9, 13-15]. Вместе с тем наряду с характерными для большинства мышей фрагментами отмечались уникальные, встречающиеся либо в каких-то локалитетах, либо у отдельных особей. Следует заметить, что, как правило, RAPD-PCR-анализ проводился параллельно с цитогене-тическим исследованием и анализом мтДНК на одних и тех же экземплярах мышей. Сопоставле-
ние кариологических характеристик и гаплоти-пов мтДНК, маркирующих тот или иной подвид, с различными уникальными КАРБ-профилями позволило предположить принадлежность каждого из последних одному из подвидов: тшш1ш, domesticus, castaneus, gansuensis, wagneri. Подобное определение носило, несомненно, условный характер, ибо у некоторых особей могли регистрироваться признаки разных подвидов, что подтверждало гибридное происхождение этих животных. Тем не менее мы сочли возможным весь проанализированный ранее материал использовать в качестве базы для отбора особей в настоящую работу.
Цель данной работы - поиск подвидоспеци-фичных молекулярных маркеров и анализ генетической дифференциации и таксономических взаимоотношений шести подвидов домовой мыши посредством ИАРБ-анализа.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Выбор экземпляров, пригодных для данного анализа, был сопряжен с определенными трудностями, связанными с практически повсеместной гибридизацией домовых мышей азиатской части бывшего СССР. Поскольку в анализе предполагалось использование тотальной клеточной ДНК и работа с генетически разнородным материалом могла повлиять на корректность выводов, мы руководствовались следующим методическим подходом. Из ранее проанализированного материала в настоящее исследование включались лишь те немногие особи, для которых определение таксономической принадлежности разными методами приводило к совпадающим результатам, т.е. те экземпляры, которые по комплексу признаков (внешней морфологии, кариологии, мтДНК) могли быть отнесены к одному и тому же подвиду. Таким образом, мы смогли отобрать от 2 до 8 особей каждого из следующих подвидов: тшси1ш (г. Новосибирск); gansuensis (Читинская обл., пос. Цасучей); castaneus (Камчатка, г. Елизово); domesticus (Приморский край, с. Иннокентьевка); wagneri (Казахстан, Семипалатинская обл., Аксу-атский р-н (естественный биотоп)); bactrianus(?) (Туркменистан, Лебапский велаят, окр. г. Сейди и п. Ходжайпиль (38° с.ш. и 66° в.д.)). Для лучшей сопоставимости результатов мы взяли одинаковое количество особей (по 2 экз.) каждого из подвидов. Для последнего подвида было допущено исключение из описанных выше правил отбора анализируемых особей. Этот материал, не проходивший предварительного типирования по карио-типу и мтДНК и отнесенный к bactrianus лишь на основании некоторых внешнеморфологических признаков и места его отлова, был включен в анализ в надежде обнаружить ИАРБ-маркеры bactri-anus. Помня о существовании в Средней Азии (в т.
ч. в Туркмении) гибридной зоны [11] и возможной встрече там как разных подвидов, так и их гибридов, здесь и далее мы упоминаем наш bactrianus со знаком "?".
Придавая статус "подвидоспецифичного" тому или иному RAPD-фрагменту, мы брали во внимание его исключительную принадлежность определенному подвиду, предварительно типирован-ному по морфологии, хромосомам и мтДНК. Мы отдаем себе отчет в том, что некоторые подвидо-специфичные маркеры при значительном увеличении объема выборок и привлечении к исследованию новых таксонов могут потерять свой таксономический вес, но в настоящем анализе они оказались удобными и имели высокую воспроизводимость в работе.
ДНК получали из фиксированной в 70%-ном этаноле печени, по стан
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.