Особенности генетической структуры популяций гадюк Никольского (Vipera nikolskii) и обыкновенной (Vipera berus) в зонах их симпатрического обитания в Поволжье

Виды гадюк рода Vipera Laurenti, 1768 остаются объектом пристального внимания исследователей на протяжении длительного времени. Широкая морфологическая изменчивость, экологическая пластичность и относительно высокие темпы эволюции гадюковых змей характеризуют их как традиционные модельные объекты, на которых апробируются и применяются методы таксономического анализа и популяционной экологии. В данном отношении являются весьма показательными гадюка Никольского ( Vipera nikolskii Vedmederja, Grubant, Rudaeva, 1986) и обыкновенная гадюка ( Vipera berus (Linnaeus, 1758)). Обширный ареал обыкновенной гадюки охватывает большую часть Северной Евразии до 46-52º на юге, а гадюка Никольского распространена в лесостепных ландшафтах Восточной Европы и обитает в пойменных и сопредельных биотопах (Табачишин, Завьялов, 2003; Ананьева и др., 2004; Tabatschischin, Sawjalow, 2004). Однако, несмотря на хорошо выраженную экологическую сегрегацию этих змей, в зонах их симпатрического распространения отмечаются особи, характеризующиеся признаками гибридогенного характера (Завьялов и др., 2006; Ефимов и др., 2007) .

Предполагаемая зона гибридизации гадюк может быть выявлена с помощью генных маркеров, поскольку традиционные морфологические признаки зачастую не дают достаточно надежных результатов при определении этих видов и их гибридов. Поэтому целью данного исследования являлось получение сведений о генетической структуре популяций гадюк в зонах их симпатрического обитания на основе использования молекулярногенетических маркеров. Материалом послужили полевые сборы змей, осуществленные в Саратовской, Самарской, Пензенской, Новгородской и Тульской областях, республиках Мордовия, Чувашия, Удмуртия и в Пермском крае с 2003 по 2007 гг., хранящиеся в Зоологическом музее Саратовского государственного университета (ЗМ СГУ) и Зоологическом институте РАН (ЗИН) (табл. 1). В качестве биологического материала использовали заспиртованные образцы печени гадюк. Тотальную ДНК из них выделяли по методике (Sambrook et al., 1989), традиционно применяемой в отношении рептилий. Тотальную ДНК из крови извлекали с использованием набора «Diatom Prep 100» (ГенЛаб) в соответствии с методикой фирмы изготовителя.

Для проведения полимеразной цепной реакции использовали олиго-нуклеотидные праймеры, подобранные по нуклеотидным последовательностям базы данных Genebank (Франция). Секвенирование очищенных двухцепочечных ПЦР продуктов митохондриальных генов проводили по методу Сенгера (Sanger et al., 1977). Электрофоретическое разделение про- дуктов секвенирующей реакции осуществляли с помощью автоматического 8-капиллярного ДНК-секвенатора SEQ 2000XL (Bekman Coulter). Для выравнивания секвенированных нуклеотидных последовательностей митохондриальных генов использовали программы Clustal W и BioEdit Sequence Alignment Editor. При диагностике видов и определении генетической структуры популяций использован микросателлитный локус 7-87. Для построения дендрограмм применяли пакет прикладных программ MEGA 4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis (Tamura et al., 2007).

Таблица 1

Географическая и количественная характеристика сборов гадюк, использованных в анализе

В результате проведенного анализа было установлено, что большинство «саратовских» образцов имели в своем составе аллель размером 152 п.н. Он является высокоспецифичным для V. nikolskii . Вместе с тем, абсолютное большинство экземпляров V. berus содержали аллели размером от 176 до 192 п.н. Однако, некоторые экземпляры змей из Тульской области и Республики Мордовия, определенные по морфологическим признакам как обыкновенные гадюки, содержали аллель 152 п.н., характерный V. nikolskii. Особо следует выделить «тульскую» популяцию обыкновенной гадюки, высоко специфичную в генетическом отношении. Вероятно, выявленная картина возникает в результате симпатрического обитания и гибридизации изучаемых змей. Данное предположение подтверждается высокими адаптивными возможностями гадюки Никольского, которая на современном этапе в условиях внутривековой динамики климата проявляет тенденцию к расселению на север. Существуют также примеры, когда в сезоны с большим уровнем воды в период паводка обыкновенные гадюки скатываются вниз по течению рек, расширяя тем самым зону возможной гибридизации.

Аналогичными признаками гибридогенного характера характеризуются отдельные экземпляры змей из Новобурасского района Саратовской области, определенные по метрическим и меристическим параметрам как V. nikolskii. Однако на указанной территории не отмечаются особи, которых на основе анализа фенотипа можно было бы отнести к обыкновенной гадюке. Причиной данного явления могут быть случаи близкородственно- го скрещивание гадюк Никольского, в результате чего утрачивается видоспецифичный аллель 152 п.н. и происходит переход генотипа в гомозиготное состояние с длиной аллелей 184 п.н. Данное предположение косвенно подтверждается локальным распространением змей на водоразделах, а также очень низкой численностью особей в изученных популяциях.

В отношении изучаемых гадюк из Пермского края, республик Чувашии, Мордовии и Удмуртии выявлено разнообразие аллелей по микроса-теллитному локусу 7-87. При этом отмечена тенденция увеличения длины аллелей в направлении от Республики Мордовия до Пермского края (табл. 2).

Таблица 2

Изменение длины аллелей по микросателлитному локусу 7-87

Таким образом, выявлена генетическая структура популяций V. nikolskii и V. berus в зоне перекрывания их ареалов в Поволжье (между 52-54º с.ш.). Вполне вероятно, что она имеет гибридогенный характер, как это было отмечено, например, в зоне гибридизации изучаемых видов на Украине вблизи г. Канева (Зиненко, Ружиленко, 2003). Зона симпатрического обитания гадюк в Поволжье относительно узка, а глубина взаимного проникновения видоспецифичных аллелей гадюк в аллопатричные области ограничивается лишь несколькими десятками километров (Ефимов и др., 2008) . В качестве барьеров, ограничивающих генные потоки змей, преимущественно выступают ландшафтные особенности изучаемой территории, где довольно резко выражен переход от холмистой лесистой местности к открытой лесостепной равнине. Кроме того, в данной ситуации немаловажным является тот факт, что Поволжье является восточным пределом распространения гадюки Никольского. Представленные материалы по особенностям генетической структуры популяций гадюк в зонах их симпатрического обитания носят предварительный характер и требуют подтверждения на более обширном материале.