Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2023, T. 512, № 1, стр. 511-516

Клещи рода Ameronothrus обычны на морских литоралях в Голарктике. На большей части побережья Северного Ледовитого океана обитают только два представителя рода: A. lineatus (Thorell, 1871) и A. nigrofemoratus (L. Koch, 1879) [1, 2]. Последний населяет соленые марши, встречаясь практически циркумполярно (рис. 1), что делает его удобным модельным объектом для филогеографических исследований в Арктике. Однако генетически этот массовый вид был охарактеризован только в двух районах Канады [3–5] (рис. 1), а обширная евразийская часть ареала пока оставалась неизученной.

Рис. 1.

Ареал Ameronothrus nigrofemoratus: сплошная линия – участки побережья, где обитание вида подтверждено сборами; пунктир – районы предполагаемого обитания. Цветными кружками отмечены места сбора проанализированного материала. Белые кружки – отметки вида на островах.

Видовую принадлежность клещей определяли, используя ключи [6, 2]. Сведения об изученных экземплярах представлены в табл. 1.

ДНК экстрагировали из отдельных особей, бóльшая часть ваучеров смонтирована на предметные стекла для морфологического изучения. Амплификацию фрагмента гена COI мтДНК с парой праймеров LepF1/LepR1 [7] проводили по протоколу (https://ccdb.ca/site/wp-content/uploads/2016/09/CCDB_Amplification.pdf). Секвенирование выполнено на базе ЦКП “Геном” ИМБ РАН.

Нуклеотидные последовательности анализировали в редакторе BioEdit 7.2, определяя наборы гаплотипов COI для представителей Ameronothrus, собранных в каждом локалитете. Последовательности, соответствующие этим гаплотипам, депонированы в базу данных GenBank (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/) с присвоением номеров (табл. 1).

В GenBank (Nucleotide collection) проведен поиск последовательностей, сходных с полученными нами. Те последовательности, которые перекрывали участок мтДНК, изученный нами, представлены в табл. 2. Наряду с последовательностями, охарактеризованными в этой работе, они использованы для построения сети гаплотипов (Network 10.2.0.0, www.fluxus-engineering.com) с применением опции “Median Joining” (вес нуклеотидных позиций, где имели место транзиции, составлял 10, трансверсии – 20; вес позиций, замены в которых приводили к заменам в аминокислотной последовательности – 30). Для построения сети гаплотипов использовали участок последовательности длиной 647 п.н. Места сбора использованного материла представлены на рис. 1, в табл. 1 и табл. 2.

Для особей, смонтированных на предметных стеклах (табл. 1), отмечали пол и изучали изменчивость следующих морфологических признаков: длина тела и ног (без тазиков и амбулакрумов); длина и ширина створок генитального и анального клапанов; длина ростральных (ro), ламеллярных (le) и ботридиальных щетинок (ss) и расстояние между ними в парах; длина нотогастральных щетинок с1, с2, с3; максимальная длина нотогастральных щетинок в сериях d (da, dm, dp), l (la, lm, lp), h (h1–3); длина коготков и члеников ног I–IV (бедро, голень, лапка); длина брахиотрахей на бедрах и голенях I–IV; длина соленидиев ω', ω" на лапке I и соленидия φ на голени I; длина щетинок pv' на лапках I–II, щетинок v' на голенях I–II, щетинок l' на бедрах I–II, щетинок d и l" на бедрах и голенях I–IV; минимальная длина щетинок tc на лапках I–II и максимальная длина tc на лапках III–IV; степень опушения щетинок pv' на лапках, v' на голенях, l' и d на бедрах ног I–II. Ординацию выполняли в программе PAST 3.26 методом главных компонент [8].

Анализ частичной последовательности COI мтДНК клещей, собранных в 2018 г. на о. Колгуев и определенных по морфологии как A. nigrofemoratus, показал, что в выборке присутствуют носители только двух гаплотипов: А1 – шесть особей и B1 – две особи. Последовательности этих вариантов различаются на 45 нуклеотидов (около 7%). Это значительно превышает стандартный уровень различий между близкими видами, который в 98% случаев составляет около 2% [9]. Более того, частичные аминокислотные последовательности, кодируемые данными вариантами, различались на четыре аминокислотных остатка, что ставит под сомнение принадлежность выявленных гаплотипов представителям одного и того же вида.

В 2022 г. мы получили пробы из того же локалитета на о. Колгуев, что позволило проверить предварительный результат, а также исключить возможное присутствие на острове локальных партеногенетических популяций. Для каждой особи из этих сборов были проверены все диагностические признаки A. nigrofemoratus и определен пол. Среди пяти изученных самок четыре оказались носителями гаплотипа А1, а одна – носителем гаплотипа B1. Среди самцов восемь имели гаплотип А1 и один – гаплотип B1. Исследование внешнего строения этих самцов и самок показало отсутствие морфологических различий между особями, относящимися к филогенетическим линиям A и B (рис. 2).

Рис. 2.

Ординация (метод главных компонент) изученных особей, соответствующих по морфологическим признакам A. nigrofemoratus, с о. Колгуев (2022 г.) по комплексу морфологических признаков. Самцы имеют индекс “M”, самки – “F”. A1 и B1 – гаплотипы особей, для которых были изучены морфологические признаки.

Сеть гаплотипов (рис. 3) иллюстрирует взаимоотношения между филогенетическими линиями A и B и группой гаплотипов С, распространенных на побережье Канады. Линии А и В самостоятельны, хотя аминокислотная последовательность, кодируемая вариантом B1, полностью соответствует таковой для последовательностей, кодируемых гаплотипами группы С, а аминокислотная последовательность для A1 отличается от них на четыре аминокислотных остатка. Любопытно, что различия в аминокислотных последовательностях такого же уровня наблюдаются между A. nigrofemoratus (гаплотипы группы C) и сестринским A. lineatus (MZ626323.1). При этом различия между аминокислотными последовательностями носителей гаплотипа А1 с о. Колгуев и A. lineatus составляют восемь аминокислотных остатков.

Рис. 3.

Сеть гаплотипов для частичной последовательности мтДНК COI клещей, соответствующих по морфологическим признакам A. nigrofemoratus, и особей, аннотированных в GenBank как Ameronothrus sp., но имеющих последовательности мтДНК COI, отличающиеся от соответствующих последовательностей A. nigrofemoratus не более, чем на один нуклеотид. Цвет кругов соответствует цвету точек на карте (рис. 1), в которых носители данных гаплотипов были найдены. Площади кругов пропорциональны числу локалитетов, где обнаружены особи с данным гаплотипом. Длины отрезков пропорциональны числу нуклеотидных замен. Для длинных ветвей число нуклеотидных замен приведено в точках разрыва ветви. Цифрами в скобках обозначено число аминокислотных замен в белке, кодируемом последовательностью.

Различия между последовательностями особей из Канады (гаплотипы группы C) и последовательностью гаплотипа В1 с о. Колгуев достигали почти 3%, указывая либо на то, что их носители принадлежат к разным видам, либо на то, что один из вариантов происходит от некоего изолята, возможно, подвидового ранга. Однако, поскольку аминокислотные последовательности для гаплотипов группы С и линии B оказались идентичными, более вероятно, что все носители этих гаплотипов – особи одного вида.

Чтобы понять, какие варианты COI A. nigrofemoratus (близкие к В1 или относящиеся к группе С) обычны для региона, мы дополнительно изучили материал из двух других районов побережья Северного Ледовитого океана к западу и востоку от о. Колгуев: губы Чупа Белого моря и берега Карского моря вблизи пос. Диксон (табл. 1, рис. 1).

На этой части ареала клещи, определенные морфологически как A. nigrofemoratus, генетически гораздо разнообразнее, чем в Северной Америке (рис. 3). Так, у особей из обследованных районов найдены варианты последовательностей, точно соответствующие североамериканским, и близкие к ним (1–2 нуклеотидные замены). В то же время у пос. Диксон встречались особи, относящиеся к самостоятельной филогенетической линии (гаплотип CD1, 1 аминокислотная замена по сравнению с последовательностями группы С). У клещей с побережья Чупинской губы, наряду с вариантами из кластера C, обнаружились также варианты, относящиеся к линии B (рис. 3).

Нельзя исключать, что при увеличении выборок в этих локалитетах могут обнаружиться носители гаплотипов и других филогенетических линий. Однако понятно, что носители гаплотипов группы C имеют циркумполярное распространение. Интересно, что при этом на о. Колгуев носители гаплотипов данной группы не обнаружены, несмотря на двукратные сборы материала и значительное число изученных экземпляров (22).

Выполненное исследование позволяет предполагать, что в Евразии, помимо собственно вида A. nigrofemoratus, обитает, по крайней мере, еще один, не описанный ранее вид панцирных клещей, близкий A. nigrofemoratus по морфологическим и экологическим характеристикам, но имеющий генетические отличия, сопоставимые с различиями между “несомненными” видами A. nigrofemoratus и A. lineatus. Нельзя исключить, что в данном случае речь идет о так называемых видах-двойниках. Однако для уточнения таксономического статуса носителей гаплотипа A1 с о. Колгуев необходимо сравнение морфологических признаков этих клещей с признаками особей, относящихся к группе С, причем обитающих в разных регионах, чтобы исключить географическую составляющую изменчивости.

В этой связи интересно, что фауна Колгуева в целом обладает рядом особенностей: здесь отсутствуют мышевидные млекопитающие [10], обитают сразу два вида корюшек – европейская и азиатская [11]; отсюда же был описан новый род пиявок (Hyperboreomyzon), найденный только в двух арктических регионах [12]. Наши данные также указывают на своеобразие фауногенетических процессов на острове.