НОВЫЕ ДАННЫЕ О ГИБРИДИЗАЦИИ КРАПЧАТОГО (SPERMOPHILUS SUSLICUS GÜLD.) И БОЛЬШОГО (SPERMOPHILUS MAJOR PALL.) СУСЛИКОВ В ШИРОКОЙ ЗОНЕ СИМПАТРИИ 

Титов Сергей Витальевич, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой зоологии и экологии, декан факультета физико-математических и естественных наук, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: svtitov@yandex.ru
Кузьмин Антон Алексеевич, кандидат биологических наук, доцент, кафедра биотехнологий и техносферной безопасности, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, проезд Байдукова / ул. Гагарина, 1А / 11), E-mail: kuzmin-puh@yandex.com
Симаков Максим Дмитриевич, магистрант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: maksimakov@bk.ru
Картавов Никита Александрович, студент, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: maksimakov@bk.ru 

591.557:599.322.2 

DOI

10.21685/2307-9150-2020-1-3 

Актуальность и цели. Исследования гибридных зон и гибридных популяций животных в пространстве и времени являются одной из актуальных задач эволюционной биологии и зоологии. Применение в исследованиях гибридных зон и популяций молекулярно-генетических и биоакустических маркеров позволяет не только точно выявить гибридное происхождение особи, но проследить ее дальнейшую популяционную судьбу. Целью исследования было изучение современного состояния зоны симпатрии большого и крапчатого сусликов в Поволжье и выявление межвидовых гибридов в контактных поселениях по комплексу молекулярно-генетических маркеров и по параметрам акустических сигналов.
Материалы и методы. На территории Ульяновской области обследовано 35 поселений большого суслика, 27 – крапчатого, 6 – совместных (характеризующихся разобщением видов по микростациям), 3 – смешанных (без разобщения) поселений и 1 былое гибридное поселение в Чувашской Республике. В контактных поселениях (n = 9) отловлено и помечено 217 особей обоих видов и возможных межвидовых гибридов. Молекулярно-генетические исследования проводили с целью точного определения видовой принадлежности отловленных в контактных поселениях особей и выявления гибридов по пяти маркерам (D-loop, Hox b5, р53, ZfX, SmcY). Биоакустический анализ проводили по записи предупреждающих об опасности сигналов сусликов, архивированных в формате *WAV c частотой дискретизации 48 kHz и разрядностью 16 Bit. Частотные и интервальный параметры сигналов получены с помощью программ Avisoft-Sonograph. Проанализировано 148 сигналов взрослых больших (n = 11, 71 сигнал), крапчатых (n = 11, 61 сигнал) сусликов и 3 предполагаемых межвидовых гибридов (19 сигналов). Статистическая обработка данных проведена в программе STATISTICA 10.0.
Результаты. По состоянию на 2019 г. зона симпатрии большого и крапчатого сусликов претерпела значительные количественные и структурные перестройки. Из 72 обнаруженных в ее границах поселений 62 (86 %) являются одновидовыми (S. major – 35, 48,5 %; S. suslicus – 27, 37,5 %) и 10 контактными (14 %). Анализ генетической структуры 10 современных контактных поселений большого и крапчатого сусликов по молекулярным маркерам показал, что в 6 совместных поселениях были обнаружены только особи контактирующих видов. В отличие от совместных в 3 смешанных поселениях были зарегистрированы и гибридные особи. Проведенный пошаговый дискриминантный анализ выборок показателей звуковых сигналов больших (n = 11, 69 сигналов), крапчатых (n = 11, 56 сигналов) сусликов и межвидовых гибридов (n = 3, 18 сигналов) показал промежуточный характер наследования акустических признаков родительских видов у гибридных особей.
Выводы. Выявлена определенная связь состава контактных поселений и численности особей в них с фактами обнаружения в них гибридных особей. В случае депрессивной численности или полного отсутствия одного из контактирующих видов доля гибридных особей может достигать 75 % уровня. При высокой численности контактирующих видов в условиях отсутствия между ними микростациального разобщения в поселении могут быть зарегистрированы гибридные особи, являющиеся результатами спорадической гибридизации. 

Ключевые слова

крапчатый суслик, большой суслик, межвидовая гибридизация, зона симпатрии, молекулярно-генетический анализ, биоакустический анализ, гибриды

 Скачать статью в формате PDF

1. Hewitt, G. M. Hybrid zones – natural laboratories for evolutionary studies / G. M. Hewitt // Trends Ecol. Evol. – 1988. – № 3 (7). – P. 158–167.
2. Barton, N. H. Adaptation, speciation and hybrid zones / N. H. Barton, G. M. Hewitt // Nature. – 1989. – Vol. 341 (6242). – P. 497–503.
3. Hewitt, G. M. Speciation, hybrid zones and phylogeography – or seeing genes in space and time / G. M. Hewitt // Mol. Ecol. – 2001. – № 10. – P. 537–549.
4. Queller, D. C. Microsatellites and kinship / D. C. Queller, J. E. Strassmann, C. R. Hughes // Trends Ecol. Evol. – 1993. – № 8 (8). – P. 285–288.
5. Рысков, А. П. Мультилокусный ДНК-фингерпринтинг в генетико-популяционных исследованиях биоразнообразия / А. П. Рысков // Молекулярная биология. – 1999. – Т. 33, № 6. – С. 880–892.
6. Sunnucks, P. Efficient genetic markers for population biology / P. Sunnucks // Trends Ecol. Evol. – 2000. – Vol. 15, № 5. – Р. 199–203.
7. Funk, D. J. Species-level paraphyly and polyphyly: Frequency, causes, and consequences, with insights from animal mitochondrial DNA / D. J. Funk, K. E. Omland // Аnnu Rev. Ecol. Ev. Syst. – 2003. – Vol. 34. – P. 397–423.
8. Harrison, R. G. Hybrid zones: windows on the evolutionary process / R. G. Harrison // Ox. surv. Ev. Biol. – 1990. – № 7. – P. 69–128.
9. Barton, N. H. The role of hybridization in evolution / N. H. Barton // Mol. Ecol. – 2001. – № 10. – Р. 551–568.
10. Howard, D. J. Evolution in hybrid zones / D. J. Howard, S. C. Britch, W. E. Braswell, J. L. Marschall // The Evolution of Population Biology / ed. by R. K. Singh, M. K. Uyenoyama. – Cambridge University Press, 2004. – P. 297–314.
11. Кузьмин, А. А. Зона гибридизации большого (Spermophilus major Pall., 1778) и крапчатого (S. suslicus Güld., 1770) сусликов: экологические, поведенческие и генетические особенности : автореф. дис. … канд. биол. наук / Кузьмин А. А. – Москва : МГУ, 2009. – 24 с.
12. Титов, С. В. Популяционные и генетические механизмы межвидовой гибридизации млекопитающих (на примере рода Spermophilus) : автореф. дис. … д-ра биол. наук / Титов С. В. – Москва : МГУ, 2009. – 48 с.
13. Динамика ареалов и современное состояние поселений наземных беличьих в правобережных районах Поволжья / С. В. Титов, А. А. Кузьмин, Р. В. Наумов, О. А. Ермаков, С. С. Закс, О. В. Чернышова. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2015. – 124 с.
14. Ермаков, О. А. Динамика границы ареала большого суслика Spermophilus major (Rodentia, Sciuridea) в Поволжье / О. А. Ермаков, С. В. Титов // Зоологический журнал. – 2000. – Т. 79, № 4. – С. 503–509.
15. Титов, С. В. Взаимоотношения крапчатого и большого сусликов в недавно возникшей зоне симпатрии : автореф. дис. … канд. биол. наук / Титов С. В. – Москва : МГУ, 1999. – 24 с.
16. Титов, С. В. Современное распространение и изменение численности крапчатого суслика в восточной части ареала / С. В. Титов // Зоологический журнал. – 2001. – Т. 80, № 2. – С. 230–235.
17. Поиск видоспецифических маркеров в Y-хромосоме и их использование при изучении гибридизации сусликов (Spermophilus: Rodentia, Sciuridae) / О. А. Ермаков, В. Л. Сурин, С. В. Титов, С. С. Зборовский, Н. А. Формозов // Генетика. – 2006. – Т. 42, № 4. – С. 538–548.
18. Изучение гибридизации четырех видов сусликов (Spermophilus: Rodentia, Sciuridae) молекулярно-генетическими методами / О. А. Ермаков, В. Л. Сурин, С. В. Титов, А. Ф. Тагиев, А. В. Лукьяненко, Н. А. Формозов // Генетика. – 2002. – Т. 38, № 7. – С. 950–964.
19. Молекулярно-генетическая и биоакустическая диагностика больших (Spermophilus major Pallas, 1778) и желтых (S. fulvus Lichtenstein, 1823) сусликов из совместного поселения / С. В. Титов, О. А. Ермаков, В. Л. Сурин, Н. А. Формозов, М. В. Касаткин, С. А. Шилова, А. А. Шмыров // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический. – 2005. – Т. 110, вып. 4. – С. 72–77.
20. Титов, С. В. Апробация нового маркера ядерной ДНК для исследований гибридизации крапчатого (Spermophilus suslicus Güld.) и большого сусликов / С. В. Титов, А. А. Кузьмин, С. С. Закс, О. В. Чернышова // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. – 2018. – № 4 (24). – С. 72–79.
21. Sambrook, J. Molecular cloning: А laboratory Manual / J. Sambrook, E. F. Fritsch, T. Maniatis. – New York : Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989. – Р. 58–64.