Проаналізовано генетичну мінливість популяцій озерної жаби Pelophylax ridibundus та напівклональну структуру гібридної форми Pelophylax esculentus-ridibundus басейнів річок Прип’ять, Дністер та Південний Буг. Виявлено відсутність єдиного еволюційного сценарію для даної гібридної форми у межах дослідженого регіону. Продемонстровано збереження вихідного еволюційного потенціалу батьківського виду та рівня міжпопуляційної диференціації популяцій гібридної форми у басейнах Дністра та Південного Бугу. У той же час у популяціях P. esculentus-ridibundus з басейну Прип’яті виявлено втрату еволюційного потенціалу (у південній частині на 31 %, у північній на 69 %). Виявлено, що причиною такої втрати є тенденція до зникнення рідкісних гаплотипів та експансії масових. Також продемонстровано значне підвищення (у 9–10 разів) рівня міжпопуляційної диференціації гібридної форми з басейну Прип’яті порівняно з симпатричними популяціями батьківського виду P. ridibundus. Виявлено, що втрата еволюційного потенціалу гібридної форми P. esculentus-ridibundus пришвидшується за відсутності батьківського виду, що свідчить на користь гіпотези про регулярну гібридизацію як ефективний механізм компенсації втрати еволюційного потенціалу.
Ключові слова: Pelophylax, гібридна форма, напівклональне успадкування, еволюційний потенціал, втрата генетичної мінливості
Повний текст та додаткові матеріали
Цитована література
Adamson, K., Laas, M., Blumenstein, K., Busskamp, J., Langer, G.J., Klavina, D., Kaur, A., Maaten, T., Mullett, M.S., Müller, M.M., Ondrušková, E., Padari, A., Pilt, E., Riit, T., Solheim, H., Soonvald, L., Tedersoo, L., Terhonen, E., and Drenkhan, R., Highly clonal structure and abundance of one haplotype characterise the Diplodia sapinea populations in Europe and Western Asia, J. Fungi, 2021, vol. 7, no. 8, p. 634. https://doi.org/10.3390/jof7080634
De Russo Godoy, F.M., Lenzi, M., Dos Santos Ferreira, B.H., Da Silva, L.V., Zanella, C.M., and Paggi, G.M., High genetic diversity and moderate genetic structure in the self-incompatible, clonal Bromelia hieronymi (Bromeliaceae), Bot. J. Linn. Soc., 2018, vol. 187, no. 4, pp. 672–688. https://doi.org/10.1093/botlinnean/boy037
Ficetola, G.F., Padoa-Schioppa, E., Wang, J., and Garner, T.W.J., Polygyny, census and effective population size in the threatened frog, Rana latastei, Anim. Conserv., 2010, vol. 13, pp. 82–89. https://doi.org/10.1111/j.1469-1795.2009.00306.x
Hodač, L., Klatt, S., Hojsgaard, D., Sharbel, T.F., and Hörandl, E., A little bit of sex prevents mutation accumulation even in apomictic polyploid plants, BMC Evol. Biol., 2019, vol. 19, p. 170. https://doi.org/10.1186/s12862-019-1495-z
Hoffman, E.A., Schueler, F.W., and Blouin, M.S., Effective population sizes and temporal stability of genetic structure in Rana pipiens, the northern leopard frog, Evolution, 2004, vol. 58, no. 11, pp. 2536-2545. https://doi.org/10.1111/j.0014-3820.2004.tb00882.x
Hotz, H., Guex, G.D., Beerli, P., Semlitsch, R.D., and Pruvost, N.B.M., Hemiclone diversity in the hybridogenetic frog Rana esculenta outside the area of clone formation: the view from protein electrophoresis, J. Zool. Syst. Evol. Res., 2008, vol. 46, no. 1, pp. 56–62. https://doi.org/10.1111/j.1439-0469.2007.00430.x
Janko, K., Drozd, P., and Eisner, J., Do clones degenerate over time? Explaining the genetic variability of asexuals through population genetic models, Biol. Direct, 2011, vol. 6, p. 17. https://doi.org/10.1186/1745-6150-6-17
Jokela, J., Dybdahl, M.F., and Lively, C.M., The maintenance of sex, clonal dynamics, and host-parasite coevolution in a mixed population of sexual and asexual snails, Am. Nat., 2009, vol. 174, pp. 43–53. https://doi.org/10.1086/599080
Kočí, J., Röslein, J., Pačes, J., Kotusz, J., Halačka, K., Koščo, J., Fedorčák, J., Iakovenko, N., and Janko, K., No evidence for accumulation of deleterious mutations and fitness degradation in clonal fish hybrids: Abandoning sex without regrets, Mol. Ecol., 2020, vol. 29, no. 16, pp. 3038–3055. https://doi.org/10.1111/mec.15539
Lakin, G.F., Biometriya: uchebnoe posobie dlya biologicheskikh spetsial’nostei vuzov (Biometrics. Textbook for Biology Specialist of Universities), Moscow: Higher School, 1990.
Lande, R. and Berrouklaf, Dzh., Effective population size, genetic variation and their use for population management, in Zhiznesposobnost’ populyatsiy: Prirodookhrannyye aspekty (Viability of Populations: Conservation Aspects), Suleya, M., Ed., Moscow: Mir,1989, pp. 117–157.
Mehmood, Y., Sambasivam, P., Kaur, S., Davidson, J., Leo, A.E., Hobson, K., Linde, C.C., Moore, K., Brownlie, J., and Ford, R., Evidence and consequence of a highly adapted clonal haplotype within the Australian Ascochyta rabiei population, Front. Plant Sci., 2017, vol. 8, p. 1029. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01029
Morales-Hojas, R., Gonzalez-Uriarte, A., Alvira Irai-zoz, F., Jenkins, T., Alderson, L., Kruger, T., Hall, M.J., Greenslade, A., Shortall, C.R., and Bell, J.R., Population genetic structure and predominance of cyclical parthenogenesis in the bird cherry-oat aphid Rhopalosiphum padi in England, Evol. Appl., 2020, vol. 13, no. 5, pp. 1009–1025. https://doi.org/10.1111/eva.12917
Morozov-Leonov, S.Y., Hemiclone diversity in the hybrid form Pelophylax esculentus-ridibundus (Amphibia, Ranidae) from the Tisa river drainage, Cytol. Genet., 2017, vol. 51, pp. 470–477. https://doi.org/10.3103/S0095452717060093
Morozov-Leonov, S.Y., Hemiclone diversity in the hybrid form Pelophylax esculentus-ridibundus (Amphibia, Ranidae) from the Prypyat, Dnestr, and Southern Boug River Basins, Cytol. Genet., 2019, vol. 53, pp. 49–59. https://doi.org/10.3103/S0095452719010092
Mutnale, M.C., Anand, S., Eluvathingal, L.M., Roy, J.K., Reddy, G.S., and Vasudevan, K., Enzootic frog pathogen Batrachochytrium dendrobatidis in Asian tropics reveals high ITS haplotype diversity and low prevalence, Sci. Rep., 2018, vol. 8, p. 10125. https://doi.org/10.1038/s41598-018-28304-1
Nei, M. and Roychoudhury, A.K., Sampling variances of heterozygosity and genetic distance, Genetics, 1974, vol. 74, pp. 379–390. https://doi.org/10.1093/genetics/76.2.379
Neiman, M., Meirmans, S., and Meirmans, P.G., What can asexual lineage age tell us about the maintenance of sex?, Ann. N. Y. Acad. Sci., 2009, vol. 1168, pp. 185–200. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2009.04572.x
Phillipsen, I.C., Funk, W.C., Hoffman, E.A., Monsen, K.J., and Blouin, M.S., Comparative analyses of effective population size within and among species: ranid frogs as a case study, Evolution, 2011, vol. 65, no. 10, pp. 2927–2945. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.2011.01356.x
Vorburger, Ch., Fixation of deleterious mutations in clonal lineages: evidence from hybridogenetic frogs, Evolution, 2001, vol. 55, no. 11, pp. 2319–2332. https://doi.org/10.1111/j.0014-3820.2001.tb00745.x
Vrijenhoek, R.C., Angus, R.A., and Schultz, R.J., Variation and heterozygosity in sexually vs. clonally reproducing populations of Poeciliopsis, Evolution, 1977, vol. 31, no. 4, pp. 767–781. https://doi.org/10.2307/2407438
Warren, W.C., García-Pérez, R., Xu, S., Lampert, K.P., Chalopin, D., Stöck, M., Loewe, L., Lu, Y., Kuder-na, L., Minx, P., Montague, M.J., Tomlinson, C., Hillier, L.W., Murphy, D.N., Wang, J., Wang, Z., Garcia, C.M., Thomas, G.C.W., Volff, J.N., Farias, F., Aken, B., Walter, R.B., Pruitt, K.D., Marques-Bonet, T., Hahn, M.W., Kneitz, S., Lynch, M., and Schartl, M., Clonal polymorphism and high heterozygosity in the celibate genome of the Amazon molly, Nat. Ecol. Evol., 2018, vol. 2, pp. 669–679. https://doi.org/10.1038/s41559-018-0473-y
Xu, S., Huynh, T.V., and Snyman, M., The transcriptomic signature of obligate parthenogenesis, Heredity, 2022, vol. 128, pp. 132–138. https://doi.org/10.1038/s41437-022-00498-1
Yin, M., Petrusek, A., Seda, J., and Wolinska, J., Fine-scale temporal and spatial variation of taxon and clonal structure in the Daphnia longispina hybrid complex in heterogeneous environments, BMC Evol. Biol., 2012, vol. 12, p. 12. https://doi.org/10.1186/1471-2148-12-12