Терновый венец эволюции. Как дафнии защитились от хищников

Ученые выявили, что защитные структуры, напоминающие терновый венец, у двух видов дафний появились независимо друг от друга в процессе эволюции. Генетический анализ подтвердил, что эти шипы на голове возникли еще в мезозое, а их адаптивная роль заключалась в защите от хищников.

Дафнии, широко известные как водяные блохи, обитают в пресноводных водоемах по всему миру. Эти крошечные рачки давно стали модельным организмом для изучения защитных механизмов животных. Некоторые виды, такие как Daphnia atkinsoni и Daphnia triquetra, формируют на голове хитиновую пластинку с шипами, получившую название «терновый венец». Такая структура появляется в ответ на присутствие хищников, повышая шансы рачков на выживание.

«Структуры, подобные "терновому венцу", увеличивают шансы на выживание в присутствии естественных врагов, а потому важны для поддержания вида.»

• Алексей Котов, член-корреспондент РАН, профессор РАН

Для выяснения происхождения этой уникальной особенности, биологи из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН провели геномный анализ двух видов дафний. ДНК было извлечено из рачков, обитающих в водоемах России, Монголии и Казахстана. Сравнение их геномов с генетическим материалом видов, лишенных «венца», показало, что защитные структуры развивались у двух линий рачков независимо.

Оказалось, что Daphnia atkinsoni близка к виду Daphnia tibetana, а Daphnia triquetra — к Daphnia studeri, что подтверждает параллельное возникновение «тернового венца» у этих видов. Эволюционные расчеты указывают на то, что защитные шипы появились в позднем мезозое, около 145–66 миллионов лет назад.

Исследование также выявило, что появление и исчезновение «венца» регулируется в зависимости от условий среды. Эта адаптивная реакция позволяет рачкам экономить ресурсы, формируя защитные структуры только в случае угрозы. Биологи планируют уточнить, сколько видов входит в группу Daphnia atkinsoni и как различается механизм формирования шипов у разных представителей.

Результаты работы помогают глубже понять эволюцию защитных механизмов у пресноводных животных, а также подчеркнуть значимость таких адаптаций для выживания и поддержания видов.

Источник информации и фото: пресс-служба Российского научного фонда

Фото: Алексей Котов