Одним из модельных видов для изучения микроэволюционных вопросов является мелкое насекомоядное млекопитающее — обыкновенная бурозубка Sorex araneus Linnaeus 1758, обитающая в Северной Евразии от Британских островов до Якутии.

Этот вид примечателен в первую очередь необычной системой определения пола, а именно наличием у самцов полового тривалента (XY1Y2). Более того, среди всех бурозубок именно S. araneus характеризуется удивительной изменчивостью кариотипа — к настоящему времени описано как минимум 76 внутривидовых хромосомных рас, различающихся структурой кариотипов. Расы распространены парапатрично и в местах контакта ареалов образуют гибридные зоны, ширина которых обратно пропорциональна степени различий в кариотипах. Из 36 исследованных гибридных зон самой интересной оказалась зона между расами «Москва» и «Селигер» на Валдае, поскольку эти расы характеризуются максимальными кариотипическими различиями и в мейозе у природных гибридов F1 формируется самая длинная из известных на данный момент конфигурация — мультивалент из 11 хромосом (CXI).

Предполагалось, что подобные мультиваленты могут нарушать ход мейоза, и в итоге гибриды будут либо страдать пониженной фертильностью, либо будут полностью стерильны. И, следовательно, поток генов в подобных гибридных зонах должен быть резко ограничен.

Коллективом авторов из Института проблем экологии и эволюции им. А.Н Северцова РАН (С.В. Павлова и Н.А. Щипанов) и Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН (С.Н. Матвеевский и О.Л. Коломиец) впервые использован расширенный набор современных цитогенетических и иммуноцитохимических методов, а также применена электронная микроскопия для анализа кариотипов и хода мейотических делений в пахитенных сперматоцитах у природных максимально кариотипически «сложных» гибридных самцов F1 между расами «Москва» и «Селигер», несущих CXI-мультивалент.

Оказалось, что несмотря на минимальную долю обнаруженных в сперматоцитах аномалий, таких как ассоциации хромосом, растянутые центромеры и отсутствие рекомбинационных узелков в некоторых хромосомных плечах CXI-мультивалента, у гибридов F1 присутствует большое количество морфологически нормальных активных сперматозоидов. Все остальные исследованные паттерны мейоза также значимо не отличались от таковых у особей «чистых» рас.

Таким образом, проведенное исследование показало, что носительство целого набора структурных хромосомных перестроек не приводит к фатальной стерильности гибридных самцов F1, а следовательно, вероятность свободного потока генов между парапатричными хромосомными расами обыкновенных бурозубок должна быть довольно велика.

Однако парадокс заключается в том, что гибридная зона между расами «Москва» и «Селигер» является одной из самых узких, всего 1–2 км шириной, и поэтому вопрос о механизмах поддержания стабильности ареалов гибридизирующих рас остаётся открытым.

Работа была выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-24-00285). Результаты опубликованы в Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution.

Источник: ИПЭЭ РАН.