Origin, Phylogeny, and Taxonomy of Lenoks of the Genus Brachymystax (Salmonidae): Available Data, Their Interpretation, and Unresolved Problems

Texto integral

Согласно генетическим и молекулярным данным, роды Brachymystax и Hucho (без Parahucho) являются сестринскими таксонами (Осинов, 1991; Phillips et al., 1995) и эта клада расположена у основания филогенетического дерева Salmoninae (Phillips, Oakley, 1997; Осинов, Лебедев, 2004; Alexandrou et al., 2013; Lecaudey et al., 2018). В роде Brachymystax долгое время выделяли только один вид B. lenok (Pallas) (Берг, 1948; Мина, 1986). Многие авторы указывали на высокую морфологическую изменчивость у ленка и на возможное наличие двух и более видов. Например, Беседнов и Кучеров (1972) выявили существенные различия по меристическим и пластическим признакам между острорылой и тупорылой формами ленка бассейна р. Амур. Авторы тупорылую форму идентифицировали как B. lenok (Pallas), а острорылую – как B. tumensis (Mori). Впоследствии тупорылая и острорылая формы ленка из бассейна Амура были переименованы соответственно в B. savinovi и B. lenok (Кифа, 1976). Следует отметить, что дискуссии по поводу таксономического статуса разных форм ленка и их видовых названий начались значительно раньше и продолжаются до сих пор (Берг, 1948; Мина, 1986; Шедько С., Шедько М., 2003; Kottelat, 2006; Шедько, 2012).

Длительное время было непонятно, являются ли два основных морфотипа ленка (острорылый и тупорылый), которые были выявлены в разных речных бассейнах, примером параллельной изменчивости или они представляют собой две филетические линии вида. Например, гипотеза встречного расселения, которая была предложена для объяснения клинальной изменчивости по некоторым морфологическим признакам у двух форм ленка, предполагала их монофилию (Алексеев и др., 1986). Впоследствии монофилия двух форм ленка была подтверждена данными анализа аллозимов (Осинов и др., 1990; Осинов, 1993), микросателлитов и митохондриальной ДНК (мтДНК) (Froufe et al., 2008). Использование генетических маркеров позволило прояснить многие вопросы, связанные с репродуктивными и эволюционными взаимоотношениями между разными популяциями и формами ленка. Тем не менее начали появляться и первые противоречия между данными морфологического и генетического анализов или, по крайней мере, разные интерпретации этих данных. Например, описанный в Китае циньлинский ленок B. lenok tsinlingensis (Li, 1966) по профилю головы и некоторым другим морфологическим признакам был признан тупорылой формой (Кифа, 1976; Ma et al., 2005; Xing et al., 2015), а анализ мтДНК показал, что этот ленок является сестринским таксоном для острорылого ленка (Xia et al., 2006; Xing et al., 2015).

За последние 20 лет появилось много работ, в которых представлены результаты филогенетического анализа большого числа популяций ленка из Монголии (Kaus et al., 2019, 2023), Кореи (Yu, Kwak, 2015; Jang et al., 2017; Ko et al., 2021) и Китая (Xia et al., 2006; Si et al., 2012; Liu et al., 2015; Li et al., 2017). Тем не менее многие вопросы, связанные с происхождением, филогенией, таксономией и вероятными путями расселения трёх форм ленка рода Brachymystax (острорылой, тупорылой и циньлинской, которую также называют маньчжурской форелью) остаются открытыми или дискуссионными. Например, согласно мнениям разных авторов, разнообразие у ленков рода Brachymystax может быть описано в рамках одного комплексного вида (Мина, 1986) или пяти отдельных видов (Fricke et al., 2023).

Чтобы попытаться разобраться с противоречивыми взглядами разных авторов на филогению и таксономию ленков рода Brachymystax, необходимо ещё раз вернуться к анализу данных по аллозимам (Осинов и др., 1990; Осинов, 1991, 1993; Алексеев, Осинов, 2006) и мтДНК (Froufe et al., 2008), так как только они охватывают большое число популяций острорылого и тупорылого ленков с территории России, Казахстана и Монголии, добавив к ним новые данные мтДНК по популяциям ленка с Корейского п-ова, из Китая и Монголии. Это позволит оценить взаимоотношения острорылой и тупорылой форм ленка, обитающих на территории России и Монголии, с популяциями ленка из Кореи и Китая, выявить основные нерешённые вопросы и оценить ситуацию на всём ареале рода Brachymystax.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА

Ленки в выборках с территории России, которые были использованы для анализа по аллозимам (Осинов и др., 1990; Осинов, 1993; Алексеев, Осинов, 2006) и мтДНК (Froufe et al., 2008), были предварительно подвергнуты биологическому анализу, включая определение пола, и на основании морфологических признаков С.С. Алексеев (ИБР РАН) идентифицировал их как острорылую и тупорылую формы. Карта распространения трёх форм ленка (рис. 1) составлена по данным разных авторов (Осинов и др., 1990; Froufe et al., 2008) с некоторыми изменениями и дополнениями. Географические координаты выборок, которые были использованы как для анализа по аллозимам, так и по микросателлитам и мтДНК, приведены в работе Фроуфе с соавт. (Froufe et al., 2008).

Рис. 1. Карта распространения трёх форм ленка рода Brachymystax:

Анализ аллозимной изменчивости

Анализ аллозимной изменчивости проведён по 30 локусам у 329 экз. из девяти и восьми популяций острорылого и тупорылого ленков соответственно. Детали электрофоретического анализа приведены ранее (Осинов и др., 1990; Осинов, 1993; Алексеев, Осинов, 2006). Для анализа взаимоотношений между разными популяциями ленка методом присоединения соседей (NJ – neighbor-joining method) по стандартным генетическим дистанциям Нея (Nei, 1987) построена дендрограмма. Все расчёты проведены с использованием программ из пакета PHYLIP версии 3.698 (Felsenstein, 1993). Устойчивость топологии проверяли с использованием стандартных бутстрепов (500 реплик).

Анализ последовательностей мтДНК

В работе использованы данные по двум фрагментам контрольного района мтДНК, которые были взяты из базы данных GenBank¹ и литературных источников (Приложение 1) для набора последовательностей длиною 411 (Xia et al., 2006; Froufe et al., 2008; Li et al., 2017; Kaus et al., 2023) и 987 (Si et al., 2012; Yu, Kwak, 2015; Balakirev et al., 2016; Li et al., 2017; Jang et al., 2017) пар нуклеотидов (п.н.). Номера последовательностей GenBank¹ для всех гаплотипов, выявленных по фрагменту длиною 411 п.н., приведены в Приложении 2, по фрагменту длиною 987 п.н. – в Приложении 3. Выравнивание последовательностей проведено в программе ClustalX (Thompson et al., 1997), ручное редактирование – в программе BioEdit v7.0.4 (Hall, 2011). Анализ методом максимальной экономии (MP) осуществлён в программе PAUP 4.0b10 (Swofford, 2002). Медианная сеть (MJ) (Bandelt et al., 1999) для гаплотипов фрагмента длиною 411 п.н. рассчитана в пакете программ PopART (Leigh, Bryant, 2015). Расчёт числа чистых нуклеотидных замен на сайт (D_A) между популяциями (Nei, 1987) проведён в программе DNASP 6.12.03 (Rozas et al., 2017). Анализ методом максимального правдоподобия (ML) выполнен с использованием программы IQ-TREE 1.6. (Nguyen et al., 2015). Оптимальная модель замен (HKY + F + G4) определена в программе ModelFinder (Kalyaanamoorthy et al., 2017). Устойчивость топологии дерева проверена с применением двух индексов поддержки: UFBoot – ультрабыстрых бутстрепов (Hoang et al., 2018), и SH–aLRT – Шимодаиры–Хасегавы-подобный тест приблизительного правдоподобия (Guindon et al., 2010). Оба индекса рассчитаны на основании 1000 реплик.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Из 30 аллозимных локусов 18 мономорфны во всех популяциях тупорылого и острорылого ленков: sAAT-1*, ADH*, CK-A1*, CK-A2*, G3PDH-3*, GPI-B*, LDH-A2*, LDH-B1, 2*, LDH-C*, sMDH-A1, 2*, sMDH-B2*, ODH*, PGDH*, PGM-1*, mSOD-1*, sSOD-2*. В этих локусах фиксированы общие для обеих форм ленков аллели. В локусе PGM-2* в выборке из популяции острорылого ленка р. Селенга выявлен с низкой частотой аллель PGM-2*120. В выборке из р. Таёжная у всех шести особей зафиксирован аллель PGM-2*130 (не исключено, что это может быть аллель *120). Однако нельзя исключить и то, что появление этого аллеля является артефактом, связанным с ненадлежащими условиями хранения материала при его доставке в лабораторию. В связи с этим, как и ранее (Осинов, 1993), было принято допущение, что во всех популяциях ленка присутствует основной аллель PGM-2*100. В 12 локусах (sAAT-2*, G3PDH-2*, GPI-A1*, GPI-A2*, IDDH-1*, IDDH-2*, LDH-A1*, sMDH-B1*, MDH-X*, sMEP-3*, sSOD-3*, PGM-2*) выявлен полиморфизм. Частоты аллелей полиморфных локусов приведены в Приложении 4. На NJ-дереве (рис. 2) все популяции острорылого ленка объединяются в одну кладу (бутстреп-поддержка 51%). Часть популяций тупорылого ленка образуют кладу, которая объединяется с кладой острорылого ленка (70%). Популяции тупорылого ленка из Приморья занимают обособленное положение. Если принять, что в популяции ленка из р. Таёжная фиксирован аллель PGM-2*130, то это влияет на длины некоторых ветвей и значения бутстрепов, но не меняет общую топологию дерева (данные не представлены).

Рис. 2. Дендрограмма, построенная методом присоединения соседей (NJ) по стандартным генетическим дистанциям Нея (рассчитаны по 30 аллозимным локусам) между популяциями острорылого и тупорылого ленков рода Brachymystax с территории России и Монголии. Значения бутстрепов приведены на ветвях. Справа от названия популяции (водоёма) указан выявленный в ней гаплотип митохондриальной ДНК. Местоположение водоёмов см. на рис. 1. Шкала: генетические дистанции.

На MP-дереве для фрагмента контрольного района мтДНК длиною 411 п.н. (рис. 3а) выделяются три клады гаплотипов с умеренной бутстреп-поддержкой (66, 53 и 75%). Клады острорылого и циньлинского ленков из Китая являются сестринскими, хотя и с низкой поддержкой (54%). Гаплотипы, которые соответствуют каждой из трёх форм ленка, образуют три клады в MJ-сети (рис. 3б). Гаплотип Hap4 (последовательности DQ017068–DQ017071) выявлен у ленка верховья р. Тумень (в России – р. Туманная), которая протекает по территории Китая и Северной Кореи и впадает в Японское море, а также в одном из притоков Амура на территории Китая (MH885388, FJ713576). Гаплотип Hap30 (DQ017066), который выявлен у ленка р. Ялу (впадает в Жёлтое море), отличается от широко распространённого гаплотипа Hap1 только вставкой одного нуклеотида (A). Так как программа PopART игнорирует сайты с инделами, в MJ-сети Hap30 неотличим от Hap1. Оба гаплотипа (Нар4 и Hap30) расположены в кладе острорылого ленка. Число гаплотипов по фрагменту контрольного района мтДНК длиною 494 п.н. (Froufe et al., 2008), которые были выявлены в выборках, проанализированных по аллозимам (Осинов, 1990; настоящая работа), выше, чем по фрагменту, состоящему из 411 п.н. На рис. 2 отмечены гаплотипы мтДНК, выявленные в этих выборках по фрагменту длиною 411 п.н. и отражённые на рис. 3.

Рис. 3. Взаимоотношения между гаплотипами 411 пар нуклеотидов фрагмента контрольного района митохондриальной ДНК, выявленных в популяциях циньлинского, острорылого и тупорылого ленков на ареале рода Brachymystax: а – МP-дерево, построенное методом максимальной экономии, значения бутстрепов приведены на ветвях, шкала: число мутационных шагов; б – медианная сеть (MJ), число вертикальных штрихов на рёбрах соответствует числу замен между гаплотипами, n – число образцов. Номера последовательностей GenBank (www.ncbi.nlm.nih.gov/GenBank), которые соответствуют выявленным гаплотипам, приведены в Приложении 2.

Данные по фрагменту длиною 987 п.н. контрольного района позволяют точнее, чем данные по фрагменту 411 п.н., оценить уровень генетической дифференциации популяций циньлинского ленка из Китая и Южной Кореи и уровни гаплотипического и нуклеотидного разнообразий у этой формы. Отметим, что острорылый и тупорылый ленки в этих данных представлены только популяциями, обитающими в притоках бассейна Амура на территории Китая (Li et al., 2017; GenBank¹: MH885382–MH885412), что явно занижает оценки гаплотипического и нуклеотидного разнообразий у этих двух форм (Приложение 5). На ML-дереве у ленка выделяются три основные клады, которые имеют высокие значения поддержки (рис. 4). Клады гаплотипов острорылого и циньлинского ленков являются сестринскими. В кладе циньлинского ленка выделяется несколько субклад, две из которых – A (вместе с Hap42 и Hap43) и B2 (без Hap29)), объединяют гаплотипы, которые выявлены только в популяциях ленка из Южной Кореи. На ML-дереве субклада A расположена у основания клады циньлинского ленка, а субклада B2 объединяется с субкладами гаплотипов из Китая. На MP-дереве субклады A и B2 занимают внешнее положение по отношению к субкладам китайских гаплотипов (Приложение 6).

Рис. 4. Дерево гаплотипов (для 987 пар нуклеотидов фрагмента контрольного района митохондриальной ДНК), построенное методом максимального правдоподобия (ML) с использованием оптимальной модели замен (HKY + F + G4). Использованы данные по популяциям циньлинского, острорылого и тупорылого (две последние формы из притоков Амура) ленков рода Brachymystax с территории Китая и Южной Кореи. Две (A, B2) из четырёх (A, B1–B3) субклад циньлинского ленка объединяют гаплотипы из популяций Южной Кореи (пояснения см. в тексте). Значения индексов поддержки (UFBoot/SH–aLRT) приведены на ветвях (UFBoot – ультрабыстрые бутстрепы, SH–aLRT – Шимодаиры–Хасегавы-подобный тест приблизительного правдоподобия). Номера последовательностей GenBank (www.ncbi.nlm.nih.gov/GenBank) и соответствующие им гаплотипы приведены в Приложении 3. Шкала: число замен на сайт.

Оценки дивергенции нуклеотидных последовательностей (D_A) контрольного района мтДНК между тремя формами ленка варьируют в пределах 1.5–1.9% и слабо различаются для двух фрагментов (411 и 987 п.н.) (Приложение 5). Минимальные значения выявлены между острорылым и циньлинским ленками (1.5–1.7%). Оценки нуклеотидного разнообразия для фрагмента длиною 411 п.н. у острорылого и циньлинского ленков не различаются (0.0086) и выше, чем у тупорылого ленка (0.0051).

ОБСУЖДЕНИЕ

Морфотипы и основные филогенетические группы в роде Brachymystax. Их ареалы и репродуктивные взаимоотношения

На территории России отмечена высокая морфологическая изменчивость у ленка, при этом выделяют два основных морфотипа: острорылый и тупорылый (Алексеев и др., 1986; Мина, 1986; Шедько, 2012). Две формы широко распространены на территории России и локально – на территории Казахстана, Монголии и Китая: в бассейнах рек Селенга, Иртыш (острорылая) и Амур (острорылая и тупорылая) (Алексеев и др., 1986; Qin, Wang, 1989; Kottelat, 2006; Li et al., 2017; Kaus et al., 2019, 2023) (рис. 1). Данные анализа аллозимов (Осинов, 1993; Алексеев, Осинов, 2006), микросателлитов и мтДНК (Froufe et al., 2008; настоящая работа) показали, что тупорылый и острорылый ленки представляют собой две монофилетические линии и в зонах вторичного контакта они репродуктивно изолированы, то есть являются биологическими видами. Гибридизация между двумя формами отмечена в разных локальностях, причём доля гибридов F1 сильно варьирует (от 0 до 13%) в выборках разных лет даже в одной локальности (Осинов, 1993). Тем не менее интрогрессия генов между двумя формами минимальна, что подтверждается данными по ядерной и митохондриальной ДНК (Осинов и др., 1990; Осинов, 1993; Алексеев, Осинов, 2006; Froufe et al., 2008). Это означает, что бо́льшая часть гибридов F1 погибает, а у оставшихся гибридов потомство имеет пониженную жизнеспособность. Аллозимные данные не исключают того, что в момент вступления двух форм во вторичный контакт в некоторых речных бассейнах уровень интрогрессии генов мог быть существенно выше, хотя адекватно оценить его по имеющимся данным сложно (Мина, 1992; Осинов, 1993). Интрогрессия мтДНК между острорылым и тупорылым ленками пока выявлена только в бассейне Амура (Kaus et al., 2019), причём в одной популяции тупорылого ленка в бассейне р. Уссури доля гаплотипов мтДНК острорылого ленка достигает 13% (Shedko et al., 1996). Возможно, что интрогрессия мтДНК в некоторых локальностях в прошлом могла быть более существенной. Анализ аллозимов и мтДНК выявил высокое значение общего генетического разнообразия у обеих форм ленка, однако основная его часть приходится не на внутри-, а на межпопуляционную компоненту, а именно на различия между речными бассейнами. Это предполагает значительный дрейф генов в популяциях обеих форм, особенно у тупорылого ленка, что связано как с экологическими особенностями этих форм (Алексеев и др., 2003), так и, вероятно, с событиями прошлого, например с прохождением малочисленной формой бутылочного горлышка при вторичном контакте и гибридизации двух форм (Осинов, 1993).

Важное значение для уточнения филогении и таксономии рода Brachymystax имеют ленки из рек Тумень и Ялу, а также популяции циньлинского ленка (маньчжурская форель) из Китая и Южной Кореи. Мори (Mori, 1930), изучавший ленка из р. Тумень, выделил его в отдельный вид B. tumensis. В описании этого ленка, сделанном по 1 экз., указано, что у него удлинённое и заострённое рыло, причём более удлинённое и заострённое, чем у B. lenok. По фотографии этого ленка и значениям некоторых меристических признаков (например, числу жаберных тычинок и пилорических придатков) он больше похож на острорылого ленка, чем на тупорылого или циньлинского (Алексеев и др., 1986; Алексеев, Осинов, 2006; Kottelat, 2006; Xing et al., 2015). Некоторые авторы (Алексеев и др., 1986) отмечают сходство ленка из р. Тумень с приморскими тупорылыми ленками, у которых наиболее удлинённое среди всех тупорылых ленков рыло. На это указывают и другие авторы (Шедько С., Шедько М., 2003; Богуцкая, Насека, 2004), которые идентифицируют этого ленка как тупорылого. Анализ мтДНК выявил у ленка из рек Тумень и Ялу (обе реки берут начало на плоскогорье Чанбайша́нь) гаплотипы острорылого ленка (Xia et al., 2006) (рис. 3). Таким образом, данные по мтДНК и более полные сведения по морфологии (Mori, 1930; Xing et al., 2015) указывают на то, что эти ленки принадлежат или, по крайней мере, близки к острорылой форме, которая обитает в России и других сопредельных странах. Предположение о том, что ленок из рек Тумень и Ялу является тупорылым или циньлинским, а выявленные у него гаплотипы мтДНК острорылого ленка связаны с захватом мтДНК при вторичном контакте и гибридизации с острорылым ленком, на основании имеющихся данных выглядит маловероятным. Данные, указывающие на присутствие в бассейне р. Тумень (Туманная) двух и более форм ленка, отсутствуют.

Третья основная филогенетическая группа представлена циньлинским ленком (по названию горного массива в Китае), который был описан как подвид B. lenok в бассейнах рек Янцзы и Хуанхэ (Li, 1966). Эта форма ленка также обитает в Южной Корее (Jang et al., 2017; Ko et al., 2021), хотя некоторые авторы (Zhao, Zhang, 2009; Xing et al., 2015) считают эту форму исключительно эндемиком Китая. По ряду морфологических признаков (например, числу жаберных тычинок и профилю головы) циньлинский ленок ближе к тупорылому ленку (Li, 1966; Ma et al., 2005; Xing et al., 2015), и некоторые авторы (Кифа, 1976; Шедько С., Шедько М., 2003; Bogutskaya et al., 2008) объединяют его с тупорылым ленком из России в один вид. Все три основные формы ленка могут быть морфологически идентифицированы (Алексеев и др., 1986; Xing et al., 2015; Meng et al., 2018). Согласно данным мтДНК, циньлинский ленок является сестринским таксоном для острорылого ленка (Xia et al., 2006; Jang et al., 2017; настоящая работа). Анализ микросателлитов и гаплотипов мтДНК у циньлинского ленка выявил дифференциацию между популяциями разных речных бассейнов как в Китае, так и в Корее (Liu et al., 2015; Li et al., 2017; Jang et al., 2017).

Анализ данных по фрагменту мтДНК длиною 987 п.н. подтвердил сестринские взаимоотношения между острорылым и циньлинским ленками (Xia et al., 2006; Jang et al., 2017), а также показал, что популяции последнего из Китая связаны близким родством с популяциями из Южной Кореи. Более того, полученные данные (положение субклад A и B2 на ML-дереве) не исключают того, что после длительной изоляции китайских и корейских популяций они вступали во вторичный контакт и имела место интрогрессивная гибридизация. Эти данные противоречат мнению некоторых авторов (Zhao, Zhang, 2009) о том, что циньлинский ленок является эндемиком Китая, а в Южной Корее обитает другой вид ленка (B. sp.) (Xing et al., 2015). Была ли гибридизация между циньлинским ленком и острорылым ленком из рек Ялу и Тумень, пока не ясно. Например, присутствие у циньлинского ленка из Южной Кореи чёрных пятен на жаберной крышке, которых нет у ленка китайских популяций (Xing et al., 2015), может быть связано с интрогрессивной гибридизацией между ленками из Северной и Южной Кореи. Однако возможно, что наличие пятен – это предковое состояние признака, которое сохранилось в корейских популяциях, но утеряно в китайских. Некоторые авторы (Jang et al., 2017) допускали возможность того, что ленок из южнокорейских популяций филогенетически ближе к ленку из Северной Кореи, а сходство южнокорейских и китайских популяций по мтДНК связано с интрогрессией мтДНК от китайских. Исходя из данных по фрагменту мтДНК длиною 987 п.н., это предположение выглядит маловероятным, хотя интрогрессия части гаплотипов из китайских в южнокорейские популяции могла быть. Современный ареал циньлинского ленка обособлен от ареалов острорылого и тупорылого ленков (нет полной ясности в отношении популяций ленка из Северной Кореи), так что прямых данных о наличии основ репродуктивной изоляции между ним и двумя другими формами нет.

Некоторые гипотезы происхождения и расселения основных филогенетических групп ленка

Наличие долготной клинальной изменчивости по некоторым морфологическим признакам ленка послужило основой для создания модели встречного расселения двух частично репродуктивно изолированных его форм, сопряжённого с процессом смещения признаков (Алексеев и др., 1986). Предполагалось, что расселение по ареалу шло из двух центров, один из которых был локализован в западной части Китая, а второй – в восточной. Данные анализа аллозимов (Осинов и др., 1990; Осинов, 1993; Алексеев, Осинов, 2006) и мтДНК (Froufe et al., 2008) гипотезу встречного расселения (для всего ареала) и гипотезу множественного гибридного видообразования (Мина, 1992) не подтвердили. Наиболее вероятные центры происхождения и расселения ленков на основании этих данных предложены не были, но было отмечено, что процесс расселения двух форм, вероятно, был более сложным, чем предполагала модель встречного расселения. Происхождение циньлинского ленка китайские авторы (Li, 1984; Xia et al., 2006) связывают c миграцией предковой формы в Китай с севера из бассейна Амура. Согласно одной из гипотез, расселение происходило посредством связи между разными речными бассейнами, а согласно другой – вдоль береговой линии.

Анализ аллозимных данных по острорылому и тупорылому ленкам косвенно указывает на то, что из этих двух форм наиболее близок к предковой тупорылый ленок Приморья. Согласно данным по контрольному району мтДНК, в роде Brachymystax присутствуют три основные филогенетические группы ленка. Первый этап дивергенции связан с расхождением филетической линии тупорылого ленка и филетической линии общего предка острорылого и циньлинского ленков, которые на втором этапе разделились. Как считают некоторые авторы (Алексеев и др., 1986), по профилю головы и числу жаберных тычинок циньлинский ленок сходен не с предковой формой ленка, а с продвинутой тупорылой формой. В целом данные по аллозимам и мтДНК не противоречат друг другу и косвенно указывают на то, что приморские тупорылые ленки наиболее близки к предковой форме. На филогенетических деревьях острорылый ленок является сестринской группой для циньлинского ленка, причём у основания клады последнего размещены одна (ML-дерево) или обе (MP-дерево) субклады гаплотипов мтДНК, которые выявлены только в популяциях Южной Кореи. Это косвенно указывает на то, что китайские популяции циньлинского ленка ведут своё начало от корейских. Наиболее вероятно, что на момент первичного расселения по ареалу общий предок острорылого и циньлинского ленков и сама острорылая форма ленка имели высокую изменчивость по профилю головы.

Таким образом, на основании имеющихся данных можно выдвинуть новую гипотезу происхождения и первоначального расселения основных форм ленка. Согласно ей, приморские тупорылые ленки сохранили максимальное число предковых черт, то есть наиболее близки к предковой форме ленка. Именно в Приморье и прилегающей к нему территории бассейна Амура, по-видимому, произошла первая дивергенция ленка на тупорылую форму и предковую форму острорылого + циньлинского ленка. Отсюда началось их первичное расселение по ареалу. Эволюционная история ленков несомненно связана и в значительной степени обусловлена глобальными изменениями среды, в том числе в ледниковое время, поднятием и опусканием суши, орогенезом и кардинальной перестройкой гидросети. Подобные перестройки могли быть связаны как с трансформациями основного русла и притоков Амура (Линдберг, 1972; Артеменко, Сорокин, 2009; Сорокин и др., 2010), так и с водными связями между бассейнами разных рек, которые возникали и исчезали при верховых перехватах, таянии ледников или сбросе вод огромных ледниковых озёр в плейстоцене. Можно предположить, что в результате подобных событий произошёл разрыв первичного ареала ленка и предковая форма тупорылого ленка оказалась на длительное время изолированной на соответствующей современному Приморью территории. Предковая форма острорылого + циньлинского ленка осталась в бассейне палеоАмура, откуда впоследствии начала своё первичное расселение по ареалу. В частности, она могла расселиться на юг через Северную Корею (реки Тумень и Ялу), затем заселить Корейский п-ов и юго-восточную часть Китая. Возможно, что современные популяции из Ялу и Тумени – недавние вселенцы, а первичное заселение Южной Кореи и Китая происходило этим или другим маршрутом через Амур значительно раньше. Например, Линдберг (1972) на основании общности ихтиофаун Янцзы (Янцзыцзян) и Амура предполагал связь этих речных бассейнов, а также связь между реками бассейна Жёлтого моря во время крупных регрессий Мирового океана. Гросвальд (2009) считал, что течение среднего Амура могло отклоняться на юг и юго-запад, следуя через долины рек Уссури и Сунгари к Японскому и Жёлтому морям. Таким образом, возможны разные сценарии для объяснения происхождения циньлинского ленка. Чтобы получить более определённые ответы в отношении вероятных маршрутов расселения ленков и других видов рыб, необходим глубокий анализ с привлечением новых, более информативных молекулярных и биогеографических данных.

Единственная ископаемая находка ленка B. bikinensis из р. Бикин (приток Уссури, Приморье) датируется верхним олигоценом (Сычевская, 1986), т.е. ~ 23–27 млн лет назад. Согласно молекулярным датировкам, разделение родов Brachymystax и Hucho произошло ~ 11.5 млн лет назад (8.9–14.6) (Lecaudey et al., 2018). Сычевская (1986) подчёркивала, что ископаемый ленок морфологически сходен с современным. Однако, согласно молекулярным датировкам, эта находка представляет собой предковую форму не собственно ленка, а филетической линии Brachymystax + Hucho. Эта линия обособилась от общего предка других представителей Salmoninae, по разным молекулярным датировкам, от 27–32 (Осинов, Лебедев, 2004; Шедько и др., 2013) до 35–41 млн лет назад (Lecaudey et al., 2018), что не противоречит возрасту этой находки. Наиболее вероятно, что Приморье (или соседние с ним территории) является центром происхождения общего предка линии Brachymystax + Hucho и предка ленков рода Brachymystax. Время дивергенции тупорылой и острорылой форм ленка оценивается в 1.0–5.0 (Осинов, Лебедев, 2004) или 1.6–3.4 млн лет назад (Lecaudey et al., 2018). Наиболее вероятно, что дивергенция трёх форм ленка связана с концом плиоцена – серединой плейстоцена. На основании анализа попарных различий между последовательностями мтДНК сделан вывод о том, что быстрое расселение острорылого и тупорылого ленков по ареалу проходило в диапазоне 50–400 тыс. лет назад, но во всех случаях ранее ледникового максимума (18 тыс. лет назад) (Froufe et al., 2008). Можно полагать, что с одним из трёх последних ледниковых периодов связано наиболее интенсивное расселение ленков по ареалу. Именно оно в значительной степени отслеживается характером морфологической дифференциации тупорылого и острорылого ленков на ареале (гипотеза встречного расселения) и данными анализа попарных различий последовательностей мтДНК. Это, однако, не исключает того, что ленки расселялись по ареалу в разное время, разными путями и с разной интенсивностью, включая последнее ледниковое и послеледниковое времена.

Современные представления о таксономическом статусе разных форм ленка

Консенсусного решения в отношении числа и объёма видов у ленков рода Brachymystax пока нет, а мнения разных авторов сильно разнятся. Согласно молекулярно-генетическим данным, в том числе представленным в настоящей работе, у ленков чётко выделяются три филогенетические группы, причём группы острорылого и циньлинского ленков являются сестринскими. Так как острорылый и тупорылый ленки во всех зонах вторичного контакта репродуктивно изолированы друг от друга (Осинов и др., 1990; Осинов, 1993; Froufe et al., 2008) и морфологически диагностируемы (Алексеев и др., 1986; Meng et al., 2018), их выделение в отдельные виды может быть обосновано. Так как ленок был описан Палласом из р. Енисей, а там обитает только острорылый ленок, то видовое имя B. lenok закреплено за этой формой.

Сложнее с видовым названием для тупорылого ленка. Шедько (2001) предложил для него видовое название B. tumensis, которое было предложено Мори (Mori, 1930) для ленка из р. Тумень. С этим согласны и другие авторы (Богуцкая, Насека, 2004; Bogutskaya et al., 2008). Согласно их мнению, B. tumensis включает тупорылого ленка с территории России, ленков из рек Тумень и Ялу, а также циньлинского ленка, которого по профилю головы и некоторым морфологическим признакам относят к тупорылым ленкам (Li, 1966; Ma et al., 2005). Согласно данным мтДНК (Xia et al., 2006; Froufe et al., 2008; настоящая работа) и морфологическим описаниям (Mori, 1930; Xing et al., 2015), ленки из рек Тумень и Ялу, а также циньлинский ленок филогенетически ближе к острорылому ленку. Некоторые авторы рассматривают циньлинского ленка в качестве подвида B. lenok или выделяют его в отдельный вид B. tsinlingensis. В любом случае видовое название B. tumensis не может быть использовано для тупорылого ленка, пока не доказано, что выявленные у ленков из рек Тумень и Ялу гаплотипы мтДНК были получены ими в результате интрогрессивной гибридизации с острорылым ленком. Аналогично тупорылый и циньлинский ленки могут быть объединены в один вид только в том случае, если их филогенетическая близость будет подтверждена данными ядерного генома, т.е. будет показано мито-ядерное несоответствие. Однако таких данных пока нет.

Шедько С. и Шедько М. (2003) на основании анализа литературы пришли к выводу, что для тупорылого ленка могут быть валидными три видовых названия: B. tumensis Mori, 1930; B. tsinlingensis Li, 1966 и B. czerskii Kirillov, 1979, первое из которых является приоритетным (Шедько, 2001). Позже Богуцкая с соавт. (Bogutskaya et al., 2008) предложили выделить в отдельный вид тупорылого ленка из Амура, для которого было предложено название B. czerski. Коттела (Kottelat, 2006), обсуждая синонимию B. lenok и B. savinovi и таксономический статус ленка из оз. Маркаколь, предположил, что ленок из Иртыша (неясно, включён ли в этот вид и ленок из р. Кальджир) является не острорылым, а вторым тупорылым видом ленка и его название – B. savinovi.

Ситуация с парапатрическими ленками из р. Кальджир и оз. Маркаколь действительно интересна c точки зрения анализа эволюции и таксономии ленков. Митрофанов (1959) описал маркакольского ленка в ранге подвида B. lenok savinovi, а Кифа (1976), полагая, что это тупорылый ленок, использовал это название уже как видовое для тупорылого ленка из Амура. Впоследствии ряд авторов показали, что маркакольский ленок относится к острорылой форме (Мина, 1986), хотя по некоторым морфологическим признакам он имеет сходство с тупорылой формой ленка. По данным аллозимного анализа (Осинов и др., 1990; Алексеев, Осинов, 2006; настоящая работа), дивергенция между двумя этими формами минимальна (стандартная генетическая дистанция Нея 0.0005) и, более того, не исключён современный поток генов между ними. На NJ-дереве обе формы объединяются вместе (рис. 2) и расположены в кладе острорылого ленка. У обеих форм из этой локальности выявлены только мтДНК-гаплотипы острорылой формы (Froufe et al., 2008). У обеих форм из бассейна Иртыша присутствует редкий аллель GPI-A2*65, который фиксирован во всех популяциях тупорылого ленка верховья р. Обь (Алексеев, Осинов, 2006). Таким образом, несмотря на то что основные данные по морфологии, аллозимам и мтДНК свидетельствуют в пользу того, что ленки из р. Кальджир и оз. Маркаколь филогенетически близки и оба относятся к линии острорылого ленка, отвергать возможность того, что их общий предок вступал во вторичный контакт и гибридизацию с обским тупорылым ленком, нельзя. Отметим, что на дендрограмме, построенной на основании данных по 46 морфологическим и остеологическим признакам, обские острорылые и обские тупорылые ленки занимают базальное положение в кладах соответственно острорылого и тупорылого ленков (Froufe et al., 2008). Это также можно трактовать как результат имевшей место интрогрессивной гибридизации между двумя формами в этом речном бассейне. Возможно, что гены, которые получил общий предок маркакольского и кальджирского ленков от тупорылого ленка, включая те, которые влияют на наследование морфологических признаков, дали толчок для его последующей экологической и морфологической диверсификации. Чтобы подтвердить или опровергнуть это предположение, а также точно определить уровень их репродуктивной изоляции, необходимы дополнительные генетические исследования.

Современные морфологические и генетические данные не дают однозначного ответа на многие вопросы, связанные с происхождением, расселением и таксономией ленков. Скорее всего, сильно недооценивается роль интрогрессивной гибридизации в образовании у ленков наблюдаемого разнообразия. Тем не менее ситуация не выглядела бы столь запутанной, особенно в вопросах таксономии, если бы учитывались уже имеющиеся генетические данные. В заключение стоит заметить, что, согласно каталогу рыб Эшмайера (Fricke et al., 2023), род Brachymystax включает пять валидных видов: B. tsinlingensis Li 1966 (популяции из Янцзы, Хуанхэ и Южной Кореи), B. czerskii Kirillov 1979 (популяции тупорылого ленка с Сахалина, из рек Амур и Лена), B. savinovi Mitrofanov 1959 (Казахстан и Россия), B. tumensis Mori 1930 (Северная Корея), B. lenok (Pallas 1773) (от Енисея до рек Колыма и Амур). Как уже было отмечено выше, в отношении маркакольского ленка и ленка из р. Тумень есть некоторые вопросы и их видовой статус пока не очевиден. Не ясны репродуктивные взаимоотношения циньлинского ленка с острорылым ленком. Поэтому предварительно первого можно рассматривать или в ранге подвида острорылого ленка (B. lenok tsinlingensis), или вида B. tsinlingensis, учитывая отрицательное отношение многих авторов к использованию понятия подвида в систематике (Burbrink et al., 2022). Принимая во внимание то, что молекулярно-генетические и морфологические данные указывают на наличие в роду Brachymystax трёх основных филогенетических групп, на данном этапе выделение именно этих групп в ранге отдельных видов наиболее обосновано. Для анализа эволюционной истории разных форм ленка, включая их репродуктивные взаимоотношения в зонах контакта, оценки вклада исторической интрогрессивной гибридизации, уточнения филогении и таксономии, необходимо включение в будущее исследование основных форм и наиболее спорных с точки зрения эволюционных связей и таксономии популяций ленка с привлечением широкого набора ядерных маркеров.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Дополнительные материалы размещены в электронном виде по DOI статьи: 10.31857/S0042875224030014.

¹ www.ncbi.nlm.nih.gov/GenBank

Sobre autores

A. Osinov

Autor responsável pela correspondência
Email: a-osinov@yandex.ru
Rússia, Moscow

Bibliografia

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares

Ação

1. JATS XML

Baixar

2. Fig. 1. Map of the distribution of three forms of lenka of the genus Brachymystax: ( ) – blunt-nosed, ( ) – sharp-winged, ( )– Qinling. The lenok from the Tumen and Yalu Rivers (North Korea, China) is classified as a sharp-winged form (see the text for explanations). The sampling sites () of the sharp–winged and blunt–nosed lenkov used for allozyme analysis: 1 – Kaldzhir River, 2 – Markakol Lake, 3 – Pyzha River, 4 - Mrassu River, 5 - Bolshoy Kemchug River, 6 – Selenga River, 7 – lake. Frolikha, 8 – Kuanda River, 9 – Morkoka River, 10 – Vilyu River, 11 – Undyulung River, 12 – Khor River, 13 – rivers of the Sea of Japan basin (Samarga, Edinka, Venyukovka) are combined in the sample of Northern Primorye, 14 – Taiga River (Central Primorye).

Baixar (213KB)

Metadados

3. Fig. 2. A dendrogram constructed by the method of joining neighbors (NJ) according to standard genetic distances (calculated from 30 allozyme loci) between populations of the sharp-winged and blunt-nosed lenkov genus Brachymystax from Russia and Mongolia. Bootstrap values are shown on the branches. To the right of the name of the population (reservoir), the mitochondrial DNA haplotype identified in it is indicated . See the location of reservoirs in Fig. 1. Scale: genetic distances.

Baixar (151KB)

Metadados

4. Fig. 3. The relationship between the haplotypes of 411 pairs of nucleotides of a fragment of the control region of mitochondrial DNA identified in populations of Qinling, sharp–winged and blunt-nosed lenks in the range of the genus Brachymystax: a - MR-tree constructed by the method of maximum economy, bootstrap values are shown on the branches, scale: number of mutation steps; b – median network (MJ), the number of vertical strokes on the edges corresponds to the number of substitutions between haplotypes, n is the number of samples. GenBank Sequence Numbers (www.ncbi.nlm.nih.gov/GenBank ), which correspond to the identified haplotypes, are given in Appendix 2.

Baixar (182KB)

Metadados

5. Fig. 4. A haplotype tree (for 987 nucleotide pairs of a fragment of the control region of mitochondrial DNA) constructed by the maximum likelihood (ML) method using the optimal substitution model (HKY + F + G4). Data on populations of Qinling, sharp-winged and blunt-nosed (the last two forms from the Amur tributaries) lenks of the genus Brachymystax from China and South Korea were used. Two (A, B2) of the four (A, B1–B3) subclades of the Qingling lenk combine haplotypes from populations of South Korea (see the text for explanations). The values of the support indices (UFBoot/SH–aLRT) are shown on the branches (UFBoot – ultrafast bootstraps, SH–aLRT – Shimodaira–Hasegawa-similar approximate likelihood test). GenBank Sequence Numbers (www.ncbi.nlm.nih.gov/GenBank ) and their corresponding haplotypes are given in Appendix 3. Scale: the number of substitutions to the site.

Baixar (318KB)

Metadados

6. Supplement 1

Baixar (23KB)

Metadados

7. Supplement 2

Baixar (17KB)

Metadados

8. Supplement 3

Baixar (21KB)

Metadados

9. Supplement 4

Baixar (54KB)

Metadados

10. Supplement 5

Baixar (17KB)

Metadados

11. Supplement 6

Baixar (4MB)

Metadados