Молекулярно-генетический анализ структуры популяций редких и охраняемых видов гадюковых змей Поволжья

Одной из групп позвоночных животных, обитающих на территории Нижнего Поволжья и нуждающихся в природоохранных мероприятиях, являются рептилии. К одному из таких видов относится гадюка Никольского ( Vipera ( Pelias ) nikolskii Vedmederja, Grubant, Rudaeva, 1986), занесенная в Красную книгу Саратовской области [1]. Змея обитает в лесостепной и северной части степной зон Восточной Европы от юго-востока Подольской возвышенности на западе до саратовского Правобережья на востоке [2-7]. В целом распространение гадюки Никольского приурочено к территории Харьковской области Украины и нескольких областей России южнее линии Канев – Курск – Тамбов – Бузулук [8]. В Нижнем Поволжье данный вид встречается лишь на севере региона, здесь южная граница

распространения змеи проходит по территории Саратовской и северным районам Волгоградской областей [2].

В связи с природоохранным статусом вида в регионе большой интерес представляет изучение его популяционной структуры, однако данные исследования затруднены из-за отсутствия единого мнения в отношении таксономического статуса этих рептилий. Некоторые авторы выделяют гадюку Никольского в качестве самостоятельного вида. Другие исследователи рассматривают лесостепные популяции этих змей на уровне подвида обыкновенной гадюки или включают их в состав комплекса «Vipera berus» в качестве черной морфы [2, 8-14]. Результаты анализа морфологических признаков выявили сложный переход от обыкновенной гадюки к гадюке Никольского в пределах обширной зоны их гибридизации (интерградации) [9]. Использование только морфологических, экологических и кариологических методов не позволяет дать однозначные ответы на поставленные вопросы [9, 15]. В связи с этим на современном этапе большое значение приобретают эколого-таксономические приемы и подходы, основанные на методах молекулярной генетики, в частности анализе молекул ДНК. В последнее время широкое распространение для оценки внутривидовых и межпопуляционных взаимоотношений приобрели методы, основанные на анализе сателлитных последовательностей. Они представляют собой некодирующие участки высокоповторяющейся ДНК, распространенной в геноме в виде многократно повторяющихся коротких последовательностей. Обладая высокой скоростью мутирования, сателлитные последовательности играют важную роль в поддержании гетерогенности природных популяций [16-18].

Высокая воспроизводимость, кодоминантный тип наследования и значительная степень полиморфизма микросател-литных локусов позволяет отнести их к молекулярно-генетическим маркерам. В отличие от всех остальных маркеров, микросателлиты позволяют проводить анализ генетической дивергенции на уровне видов, подвидов, популяций и даже отдельных особей. Это делает их одним из основных генетических инструментов популяционных исследований. Анализу микро-сателлитных локусов предшествует подбор подходящих олигонуклеотидных праймеров для амплификации необходимых участков ДНК. Однако у змей на данный момент найдено достаточно ограниченное число микросателлитных локусов. Наиболее информативным представляется мик-росателлитный локус 7-87, с помощью которого исследовались выборки гадюк.

Результаты, полученные при сравнении секвенированных последовательностей митохондриальных генов особей на исследуемой территории, позволили разделить изучаемые экземпляры на две группы ( Vipera berus и V. nikolskii ), однако данные исследования не позволили оценить полиморфизм на уровне отдельных популяций. В связи с этим большой интерес представляет анализ различий между отдельными популяциями гадюк Никольского и обыкновенной. Данная проблема связана с вероятностью гибридизации номинативного подвида обыкновенной гадюки и монотипической гадюки Никольского.

При исследовании экземпляров гадюк с территории Саратовской области

(Sar) было выявлено, что большинство экземпляров в своем генотипе содержат аллель размером 152 п.н. Саратовская область на севере граничит с Пензенской (Pen) и Самарской (Sam) областями. На их территории обитает обыкновенная гадюка, а близость границ ареала гадюк Никольского и обыкновенной может способствовать межвидовой гибридизации между ними. Для проверки высказанного предположения было проведено исследование обыкновенной гадюки Пензенской и Самарской областей с использованием мик-росателлитного локуса 7-87. Совокупный генетический профиль для гадюк из Пензенской и Самарской областей по микро-сателлитному локусу 7-87 был представлен только двумя вариантами – 176 и 184 п.н. Отсутствие аллели размером 152 п.н., широко представленной в популяциях гадюки Никольского из Саратовской области, может свидетельствовать об отсутствии широкой гибридизации между изучаемыми видами на данном участке их ареалов.

На следующем этапе анализировался микросателлитный локус 7-87 для гадюк из Республик Чувашия (Chuv), Удмуртия (Udm), Тульской (Tul) и Новгородской (Nov) областей, а также Пермского края (Per). Совокупный генетический профиль для гадюк из Республики Чувашия по мик-росателлитному локусу 7-87 был представлен следующими вариантами: 176, 180, 184, 186 и 188 п.н. Для гадюк из Республики Удмуртия – 176, 184, 188 п.н., для Пермского края – 184, 186, 188 и 192 п.н. Совокупный генетический профиль для змей из Тульской области представлен вариантами 152, 176, 184, 188 п.н., для Новгородской области – 176 и 184 п.н.

Полученные результаты анализа микросателлитного локуса 7-87 показали значительную обособленность «саратовских» гадюк. На рисунке представлено «филогенетическое дерево», построенное по результатам исследования микросател-литного локуса 7–87, на котором гадюки Никольского сформировали обособленный высоко специфичный кластер по отношению к обыкновенным гадюкам с других территорий.

Рис. Филогенетические связи исследованных гадюк по микросателлитному локусу 7–87: усл. обозн. см. в тексте

По результатам исследования у саратовских гадюк была выявлена высокая ассоциация с аллелем 152 п.н. Данный аллель с большой вероятностью позволяет идентифицировать гадюку Никольского. Вместе с этим высокий уровень полиморфизма микросателлитного локуса 7-87 не дает возможности выявлять дискретные аллели, характеризующие отдельные популяции гадюки Никольского Саратовской области. Данное явление, вероятно, обусловлено активным межпопуляционным переносом генетического материала. Полученные результаты подтверждают видовую самостоятельность гадюки Никольского на территории Саратовской области, что требует разработки более действенных природоохранных мер по ее защите.