Рис. 1. Большеротый морской окунь (Sebastes diploproa) обитает в 20–30 км от берега на глубине нескольких сот метров, доживая до ста лет. Индивидууму созревают в 6–7 лет; самки собирают сперму от нескольких самцов, какой и оплодотворяют икринки. Икринки проходят развитие в яичниках, там же выклевываются личинки, коротая внутри материнского тела несколько первых дней перед выходом наружу. Всеобщей число рожденных личинок у этих рыб составляет около 250 тысяч. Фото © Sandro Menzel с сайта flickr.com/photos/smenzel
Команда американских ученых выполнила генетический скрининг молоди морского окуня, изловленной единовременно у берегов Орегона. Выборка представляла собой малявка, приплывших к берегу после года, проведенного в пассивных скитаниях в тучнее морских вод. Как показали генетические тесты, даже после года дрейфа с гидродинамическими потоками различного толка мальки не расплываются, обнаруживая высокую степень родства в последней точке своего непредсказуемого путешествия. Это означает, что расселительная стадия существования, вопреки общепринятому мнению, имеет неслучайный характер. И пока немного что известно о законах этого этапа жизни рыб.
Сентябрь, побережье Орегона (Нордовая Америка). В нескольких сотнях метров от берега в воде плавают притопленные беспросветные сетчатые цилиндры, открытые с одной стороны. Это ловушки-коллекторы, в какие ихтиологи надеются поймать мальков большеротого морского окуня (Sebastes diploproa; рис. 1). К сентябрю малявки этого вида уже около года плавали в открытых водах тихоокеанских водах в 20–30 км от берега и сейчас должны подойти к мелководьям для нагула. Поставленные ловушки вылиты на их естественные убежища в виде плавающих пучков водорослей, так что ученые надеются заметить мальков в этих ловушках-коллекторах. Всё продумано для решения давней загадки — постичь, как расселяются мальки морского окуня. Морской окунь в этом случае интересен даже не сам по себе, а как модель для изучения линий расселения пелагических личинок рыб. Эта стадия жизненного цикла с трудом поддается изысканию, так как мечение или любой другой способ отслеживания перемещения отдельных малявка невозможен по техническим причинам. Поэтому ученым в принципе немного что известно об этом периоде рыбьей жизни.
Согласно общепринятой точке зрения, не лишенной здравого резона, во время расселительной фазы личинки и мальки пассивно проносятся течениями — всеми, в которые забросит их пелагическая судьба. Так что распределение подрощенной молоди надлежит быть более или менее случайным. Если это так, то можно применять любые генетические модели со случайным перемешиванием генов и примет. А если ситуация отклоняется от случайной, то модели следует всерьез скорректировать. Кроме того, любое отклонение от случайности покажет на некие неизвестные нам явления природы, связанные с этой скрытой от нас фазой житейского цикла рыб. И то и другое актуально и притягательно для науки.
Ученые из Орегонского университета и Орегонского филиалы службы дикой природы и рыболовства нашли способ проверить, невзначай или неслучайно расселяются потомки одной родительницы после «пелагического» года. Собственно для этого и понадобились семь ловушек-коллекторов. Установленные на расстоянии от 0,5 до 1 км товарищ от друга вдоль четырехкилометровой береговой линии, они должны бывальщины принести улов мальков-годовиков морского окуня, которые подходили к сберегаю в определенный период времени. Это те самые мальки, которые после года скитаний выжили и добрались до пунктов нагула. Здесь каждый год самки рождают около 10 миллионов личинок — так что теоретически в улове надлежит быть равно представлено счастливо выжившее потомство немало самок.
В ловушках оказалось 538 мальков, из них ученые генотипировали 491 малявку, выявив степень их родства (рис. 2). Это своего рода точны, свидетельствующие о перемещении групп особей. Уникальный набор мутаций в 20 полиморфных локусах позволил верно определить братьев и сестер (включая и потомство от разных пап), оказавшихся в начале сентября вместе у берегов Орегона после года, проведенного в неспокойных водах отворённого океана.
Рис. 2. Места сбора проб ловушками вдоль береговой черты Орегона. Цифры показывают число мальков, пойманных в любую ловушку за первую декаду сентября. Карта из обсуждаемой статьи в PNAS
Этап наиболее массового заплыва мальков в ловушки совпал с ослаблением течения, шагающего обычно от берега во внешние воды, и с усилением обратного течения к сберегаю. Поэтому неудивительно, что доля подошедших к берегу мальков собственно в это время — в первую декаду сентября — составила подавляющее большинство изловленных мальков. Это лишний раз доказывает, что перемещение мальков согласуется с океаническими течениями и иными локальными гидродинамическими событиями. С другой стороны, генотипирование показало весьма рослую степень родства мальков, оказавшихся в это время в одном пункте — то есть на расстоянии, не превышающем дистанцию от одной ловушки до иной, или вообще в одной ловушке. 57 мальков из выборки (а это возле 11% пойманных рыбок) оказались братьями и сестрами (рис. 3). Если учесть, что пополнение в этой популяции насчитывает около 10 миллионов мальков, то эти 11% выглядят весьма мощным отклонением от случайности. Иными словами, десятую долю итого пополнения в конкретном месте составляют родственные мальки.
Рис. 3. 57 родственных малявка (каждая рыбка обозначена кружком), выловленных вдоль четырехкилометровой береговой черты Орегона; цвет кружков обозначает ловушки, отмеченные на карте рослее. Линии между кружками отмечают высокую долю всеобщих аллелей, которая интерпретируется как показатель родства (длина черт определяется лишь удобством чтения рисунка). Хорошо видана группа из 35 рыбок, взаимосвязанных друг с другом в «родственный узел», еще 22 рыбки ближни друг к дружке попарно: часть поймана в одну западню, часть — в разные. Схема из обсуждаемой статьи в PNAS
Как можно разъяснить высокую долю родственных мальков, оказавшихся вместе после года пелагического дрейфа? Можно предложить несколько логичных гипотез.
Во-первых (и это обыкновенно для многих видов), молодь возвращается к местам своего рождения — это явление именуется хоминг. Но в случае морского окуня хоминг невозможен, так как малявки рождаются в глубоких водах в 20–30 км от берега.
Во-вторых, рослый процент родственной молоди может быть следствием повышенного выживания потомства нескольких успешных родителей. Модели, однако, демонстрируют, что после 3–4 месяцев в высокодинамичной среде доля этого успешного потомства сделается неразличимой в большой выборке.
Остается предположить, что потомство любой самки в течение всего первого расселительного года усердствует держаться вместе, одной стайкой. Трудно представить себе, как малявки, вышедшие из икринок далеко от берега, на глубине, немедленно подхваченные течениями и унесенные в толщу океана, не имеющие еще возможности противиться водным потокам, день за днем отслеживают близость братьев и сестер и усердствуют не отстать друг от друга.
Нам трудно это представить, потому что наши модели поведения малявка рыб, по всей видимости, очень далеки от реальной картины. И было бы весьма увлекательно понять, какие механизмы помогают крошечным личинкам рыб придерживаться друг дружки. Это, на мой взгляд, более увлекательная и перспективная проблема, чем корректировка моделей генетического разнообразности и эффективной численности популяции на основе тех или иных выборок. Желая нужно признать, что насущные задачи стабильного природопользования, в частности промысла такого значительного хозяйственного вида, как Sebastes diploproa, требует именно совершенствования моделей резерва, пополнения и эффективной численности, которая рассчитывается на базе генетического разнообразности пополнения.
