Международная команда исследователей под руководством сотрудника кафедры экологии и географии растений биологического факультета МГУ Владимира Федосова провела масштабное молекулярно-филогенетическое исследование двух считавшихся близкими родов мхов, Aongstroemia и Dicranella. В результате учёные кардинально пересмотрели эволюционное древо одного из крупнейших порядков мхов Dicranales: выделили 6 новых родов и 3 семейства.
Dicranella staphylina© Vladimir Fedosov et al./ Plants, 2023
Современная классификация организмов сложилась преимущественно в XIX и XX вв. на основе принципов, сформулированных еще Карлом Линнеем в XVIII веке. Более 150 лет ученые-систематики пытаются построить классификацию организмов, которая учитывала бы связи между организмами на основании общности их происхождения, то есть отражала бы эволюционное родство видов.
Ученые выяснили, что оба изученных рода (Aongstroemia и Dicranella) оказались полифилетическими, то есть относимые к ним виды произошли от разных предков, а не одного общего, как должно быть в пределах одного таксона. Морфологическое сходство в них обусловлено конвергентной эволюцией вследствие произрастания в сходных условиях.
Представители родов Aongstroemia и Dicranella – мелкие мохообразные растения, обычно поселяющиеся на обнаженном минеральном грунте и формирующие первые стадии сукцессии. Такие растения ещё зачастую называют пионерными. В силу произрастания в похожих условиях представители этих родов приобрели схожие морфологические черты, однако недавно проведённый биологами молекулярно-генетический анализ показал, что представители этих родов не приходятся родственниками друг другу.
Сделанные открытия предполагают существенную перестройку системы мхов таким образом, чтобы предложенная классификация отражала эволюционное родство мохообразных. На основании полученных данных учёные выделили 6 новых родов, 3 из которых потребовали создания новых семейств для своего размещения – настолько изолированное филогенетическое положение они занимают. Более того, эти три не распознанные ранее и изолированные филогенетические линии представляют наиболее примитивных из ныне живущих представителей порядка Dicranales – одного из двух крупнейших порядков мхов, включающего около 30 семейств и 5000 видов.
Новая система отражает степень родства на основании молекулярно-генетических данных и согласуется с особенностями анатомии и морфологии. Учёные с помощью статистических методов выявили ряд морфологических признаков, пригодных для определения нововыделенных таксонов и отражающих эволюционные тренды в исследуемой группе мхов.
«Множество работ группы свидетельствует о том, что система, хоть и претерпевающая значительные перестройки, в ближайшее время придет в состояние относительного равновесия, – подытоживает Владимир Федосов. – Имеющиеся филогеномные данные согласуются с топологиями, получаемыми группой на выборке из нескольких филогенетически информативных маркеров. Однако скрытое разнообразие, особенно высокое в малоисследованных регионах, таких, как Азиатская часть России, еще долго будет являться вызовом для исследователей».
Также в ходе работы, сопровождавшейся массовым исследованием материала из Азиатской части России, выявлены 3 новых для науки вида, один из которых представляет не описанный ранее род. В ходе исследования выяснилось, что генетическое разнообразие всех исследованных видов и групп видов в Азиатском секторе намного выше, чем в Европейском, и именно в Азии сосредоточены наиболее примитивные гаплотипы большинства видов, некоторые из которых могут быть рассмотрены как скрытые виды.
Другой вывод, сделанный авторами, предполагает, что переход к короткоцикловым пионерным стратегиям позволил многим древним линиям мхов если не преуспеть (все они не дали сколько-нибудь значимой радиации и включают 1–2 вида), то, по крайней мере, избежать конкуренции и сохраниться до нынешних дней. Однако сходство стратегий сделало их настолько похожими, что их древность и филогенетическое своеобразие удается установить только на основании молекулярно-филогенетических методов.
Исследование проходило при поддержке Российского научного фонда, его результаты опубликованы в журнале Plants. Источник: МГУ имени М.В.Ломоносова
