ЗООЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2015, том 94, № 8, с. 963-971
УДК 599.323.4
ХРОМОСОМНЫЕ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КРИПТИЧЕСКИХ ВИДОВ ПОДРОДА TERRICOLA (RODENTIA, ARVICOLINAE, MICROTUS) В КАВКАЗСКОМ РЕГИОНЕ:
АНАЛИЗ НОВЫХ НАХОДОК
© 2015 г. М. И. Баскевич1, С. Г. Потапов1, Л. А. Хляп1, Н. М. Окулова1, У. М. Ашибоков2, М. П. Григорьев2, Т. К. Дзагурова3
Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Москва 119071, Россия
e-mail: mbaskevich@mail.ru 2Ставропольский противочумный институт, Ставрополь 355035, Россия 3Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов РАМН им. М.П. Чумакова, Московская обл. 142782, Россия Поступила в редакцию 21.05.2014 г.
С помощью хромосомных и молекулярных (cytb) маркеров уточнена видовая принадлежность 78 экз. криптических видов кустарниковых полевок подрода Terrícola, добытых в 13 ранее не охваченных генетическими исследованиями пунктах Кавказского региона: от Краснодарского края до Северной Осетии на Большом Кавказе и на Ставропольской возвышенности ("лесной остров" в степи) в Предкавказье. В совокупной выборке выявлены 2 хромосомные формы (криптические виды): Microtus (Terricola) majori (2n = 54, NF = 60) и M. (T.) daghestanicus (2n = 54, NF = 58). Видовая принадлежность большинства исследованных животных подтверждена кариологически, а для особей из двух пунктов на южных склонах Большого Кавказа (Адлерский р-н Краснодарского края) установлена исключительно с помощью молекулярных (cytb) маркеров. Две последних находки использованы для оценки дифференциальной роли видов-двойников подрода Terricola в циркуляции возбудителя в горных очагах геморрагической лихорадки с почечным синдромом (ГЛПС) на Западном Кавказе. Впервые на примере M. (T.) majori из Предкавказья, сравниваемых с таковыми из горной части ареала вида, исследована роль факторов изоляции в формообразовании подрода Terricola. В целом, полученные результаты уточняют характер географического распространения и биотопической приуроченности криптических видов подрода Terricola в Кавказском регионе.
Ключевые слова: полевки подрода Тетсо1а, виды-двойники, Кавказский регион, хромосомы, молекулярные маркеры, диагностика, распространение, геморрагическая лихорадка с почечным синдромом (ГЛПС), роль факторов изоляции в формообразовании
DOI: 10.7868/S0044513415060045
Кустарниковые полевки первоначально рассматривались как голарктический таксон подсемейства Microtinae (Miller, 1912; Огнев, 1950; Ellerman, Morrison-Scott, 1951; Громов, Поляков, 1977; и др.). Позднее, на основе изучения биохимических и палеонтологических данных, было показано, что кустарниковые полевки Старого и Нового Света имеют независимую историю и была доказана валидность названия Terricola Fatio 1867 для палеарктических форм (СпаИпе, 1987; Chaline et al., 1988), обитающих на значительной части европейского континента и на Кавказе (Wilson, Reeder, 2005). Согласно последним моле-кулярно-генетическим данным, для Terricola подтвержден подродовой статус в составе рода Micro-
tus (Потапов и др., 1999; Jaarola et al., 2004). Эту точку зрения мы принимаем в настоящей статье.
Интенсивные исследования кариотипов кавказских представителей кустарниковых полевок (подрод Terricola) выявили широкий размах хромосомной изменчивости в этой группе грызунов (Иванов, Темботов, 1972; Хатухов и др., 1978; Ляпунова и др., 1988; Ахвердян и др., 1988; 1992). Было показано, что кустарниковые полевки Кавказа и Закавказья являются довольно сложной в таксономическом отношении группой, в пределах которой темпы хромосомной эволюции опережали таковые морфологической эволюции. Это обусловило сходство морфологических признаков и значительную дифференциацию хромосомных наборов. В настоящее время в этом регио-
не известны 12 кариоморф, и признается 2 крип-тических вида кустарниковых полевок (Ахвердян, 1989; Ахвердян и др., 1992): 1) кустарниковая полевка Microtus (Terricola) majori Thomas 1906, представленная широко распространенной на Большом и Малом Кавказе лесной формой, характеризующейся стабильным [за единственным исключением для находки из Лагодехского заповедника (Ахвердян и др., 1997) кариотипом (2n = 54, NF = 60); и 2) дагестанская полевка M. (T.) daghes-tanicus Schidlovsky 1919, объединяющая субальпийских полевок Большого и Малого Кавказа, представленных 11 кариоморфами с различным числом хромосом 2n = 54, 53, 52, 46, 45, 44, 43, 42"А", 42"В", 40, 38 при стабильном числе плеч хромосом NF = 58 (робертсоновский веер). Некоторые зоологи рассматривают субальпийские формы с низкими диплоидными числами хромосом (2n = 38, 42 "А") в качестве самостоятельного вида М. (T.) nasarovi Schidlovsky 1938 (Хатухов и др., 1978; Темботов, Хатухов, 1979; Громов, Ерба-ева, 1995; Павлинов и др., 1995). C помощью результатов хромосомной маркировки небольшого числа находок были в общих чертах охарактеризованы особенности географического распространения и биотопической приуроченности разных хромосомных форм и видов кустарниковых полевок на Большом и Малом Кавказе (Баскевич и др., 1984), в Закавказье (Ахвердян и др., 1992), а также в Малой Азии (Macholan et al., 2001). При этом находки представителей подрода Terricola из изолированного участка обитания в Предкавказье (Ставропольская возвышенность) кариологи-ческим анализом охвачены не были. В ходе проведенных хромосомных исследований было установлено, что ареалы M. (T.) daghestanicusи M. (T.) majori перекрываются на значительном пространстве Большого и Малого Кавказа. Несмотря на сим-патрию, а в ряде случаев и симбиотопию видов-двойников M. (T.) daghestanicus и M. (T.) majori, ни в одном случае их совместного обитания гибридизация отмечена не была (Хатухов и др., 1978; Баскевич и др., 1984; Баскевич, 1997). Сведения об особенностях распространения криптических видов и форм подрода Terricola нуждаются в уточнении как на основе использования результатов кариотипирования новых находок, так и с помощью привлечения новых подходов, позволяющих осуществлять дифференциальную диагностику кустарниковых полевок в Кавказском регионе. Молекулярные подходы до сих пор использовались для идентификации видовой принадлежности лишь единичных находок кустарниковых полевок, преимущественно, из Малой Азии (Macholan et al., 2001; Jaarola et al., 2004), оставляя практически не исследованной в этом отношении область распространения криптических видов подрода Terricola на Большом Кавказе.
В задачу настоящего сообщения входит попытка уточнить на основе кариотипирования и молекулярного (cytb) типирования новых находок кустарниковых полевок из центральных и западных частей Большого Кавказа, а также Предкавказья, особенности распространения криптических видов (видов-двойников) подрода Terricola в Кавказском регионе с целью использования полученных результатов для изучения их дифференциального значения и оценки роли факторов изоляции в формообразовании таксона на Кавказе.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Материал для исследования включал 78 экз. кустарниковых полевок, собранных в 13 пунктах Кавказского региона на территории Ставропольского, Краснодарского краев, в Карачаево-Черкесии, Кабардино-Балкарии, Северной и Южной Осетии (табл. 1, рис. 1). Анонимные выборки из точек № 5, 7, 8, 9 и 13 определены исключительно с помощью хромосомных маркеров, а таковые из точек №№ 3 и 6 — идентифицированы только на основе использования молекулярных маркеров (табл. 1). Остальные находки исследовали на основе использования хромосомных и молекулярных подходов.
Цитогенетический анализ. Хромосомные препараты получали из клеток костного мозга по стандартному методу воздушно-высушенных препаратов (Ford, Hamerton, 1956). Для выявления особенностей локализации гетерохроматина использовали метод С-окраски хромосом (Sum-ner, 1972).
Молекулярно-генетический анализ. С помощью молекулярно-генетических маркеров (cyt b) исследованы выборки Terricola из трех точек Краснодарского края (№ 2, 3, 6), из трех точек Кабардино-Балкарии (№ 4, 10, 11) и одного пункта в Северной Осетии (№ 12) (табл. 2).
ДНК выделяли фенольно-детергентным методом из спиртовых образцов печени по стандартной методике. Реакцию амплификации проводили на термоциклере Терцик (ДНК-Технология, Россия) в реакционной смеси объемом 25 мкл, содержащей 60 мМ трис-HCl (pH 7.5), 10 мМ сульфата аммония, 0.1% TWEEN 20, по 100 мкМ каждого dNTP, 2 мМ MgCl2, по 0.1 мМ праймеров, 1 единицу Taq-полимеразы и 25-100 нг тотальной ДНК. Для амплификации митохондриального гена цитохрома b использовали праймеры L14727-SP (5'-GACAGGAAAAATCATCGTTG-3') и H15915-SP (5'-TTCATTACTGGTTTACAAGAC-3') (Jaarola et al., 2004). Режим амплификации включал 1 цикл первоначальной денатурации при 94оС (3 мин); 35 циклов с денатурацией при 94°С (30 с), отжигом праймера при 50оС), достройкой цепи при 72оС (1 мин), 1 заключительный цикл при 72°С
Таблица 1. Исследованные в Кавказском регионе места находок видов-двойников подрода Terrícola, видовая принадлежность которых определена нами с помощью хромосомных и (или) молекулярных маркеров
Вид № п/п Край,республика Район Точка отлова/число изученных экз. Координаты Биотоп Высота над ур. м., м
M. (T.) m. 1 Ставропольский Шпаковский г. Стрижамент/14 44.82° с.ш. 42.03° в.д. "Лесной остров" в степи 830
2 Краснодарский Адлерский КГЗ, долина р. Пслух, кордон Пслух/1 43.66° с.ш. 40.39° в.д. Поляна в буковом лесу 1000
3* Краснодарский Адлерский Близ Красной поляны "Лесопо-вал"/2 43.71° с.ш. 40.18° в.д. Поляна с кустами бузины в смешанном лесу 1200
4 Кабардино-Балкария Зольский Экипцоко/9 43.68° с.ш. 43.08° в.д. Разнотравно-злаковый луг в смешанном лесу 1000
5 » Эльбрусский Урочище Хаймаши/2 43.65° с.ш. 43.03° в.д. 1400
M. (T.) d. 6* Краснодарский Адлерский Близ Красной поляны "Хмелев-ские озера"/4 43.72° с.ш. 40.21° в.д. Поляна с кустиками черники в смешанном лесу 1800
7 Карачаево-Черкесия Карачаевский Ущелье Махар/3 43.31° с.ш. 41.97° в.д. Березовое криволесье 2100
8 Карачаево-Черкесия Карачаевский Верховья р. Уллухурзук/9 43.42° с.ш. 42.25° в.д. Субальпийский луг 2000
9 Карачаево-Черкесия Карачаевский Окр. альпбазы "Узункол"/8 43.26° с.ш. 4
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.