Сравнительный анализ митохондриальных геномов двух видов тюльки Clupeonella kessler, 1877 (actinopterygii: clupeidae) позволил прояснить их эволюционную историю в Понто-Каспийском регионе

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе представлен сравнительный анализ аннотированного полного митохондриального генома анчоусовидной тюльки Clupeonella engrauliformis и черноморско-каспийской тюльки C. cultriventris из Каспийского моря. Митогеном тюлек имеет длину порядка 16.6 тыс.п.н. и характеризуется консервативным для сельдевых рыб расположением генов. Различие между митохондриальными геномами анчоусовидной и черноморско-каспийской тюлек из Каспийского моря составляет 449 п.н. (2.7%), в том числе 2 инсерции в контрольном регионе, неизвестных у других представителей рода Clupeonella. Дифференциация тюлек, вероятно, связана с трансгрессией и деградацией Понтического озера-моря: она началась в миоцене, продолжилась в плиоцене и завершилась уже к плейстоцену. Современные различия тюлек могут быть связаны с разными адаптациями их предков к специфическим условиям в разных водоемах – остатках Понтического “мега-озера”.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. П. Карабанов

Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук, ИБВВ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: dk@ibiw.ru
Россия, Борок

Н. В. Козлова

Волжско-Каспийский филиал ГНЦ РФ ФГБНУ "ВНИРО" ("КаспНИРХ")

Email: dk@ibiw.ru
Россия, Астрахань

Д. Д. Перебоев

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Email: dk@ibiw.ru
Россия, Москва

Б. Д. Ефейкин

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Email: dk@ibiw.ru
Россия, Москва

А. А. Котов

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Email: dk@ibiw.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Казанчеев Е.Н. Рыбы Каспийского моря. Москва: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 168 с.
  2. Картавцев Ю.Ф. Генетическая дивергенция видов и других таксонов. Географическое видообразование и генетическая парадигма неодарвинизма в действии // Успехи современной биологии. 2013. Т. 133. № 5. С. 419–451.
  3. Помогаева Т.В., Татарников В.А. Особенности пространственного распределения каспийских килек в средней части Каспийского моря в летний период по результатам гидроакустических исследований // Труды ВНИРО. 2021. T. 184. C. 87–98. https://doi.org/10.36038/2307-3497-2021-184-87-98
  4. Приходько Б.И. 1979. Экологические черты каспийских килек (род Clupeonella) // Вопросы ихтиологии. Т. 19. № 5. С. 801–812.
  5. Разинков В.П., Парицкий Ю.А., Грозеску Ю.Н. Биология и современное состояние запаса анчоусовидной кильки (Clupeonella engrauliformis Borodin) // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2020. Т. 2020. № 2. С. 45–51. https://doi.org/10.24143/2073-5529-2020-2-45-51
  6. Световидов А.Н. Сельдевые (Clupeidae). Фауна СССР. Рыбы. Том 2. Выпуск 1. Москва, Ленинград: Издательство АН СССР, 1952. 333 с.
  7. Artamonova V.S., Makhrov A.A., Karabanov D.P., Rolskiy A. Yu., Bakay Yu.I., Popov V.I. Hybridization of beaked redfish (Sebastes mentella) with small redfish (Sebastes viviparus) and diversification of redfish (Actinopterygii: Scorpaeniformes) in the Irminger Sea // Journal of natural history. 2013. V. 47. № 25-28. P. 1791–1801. https://doi.org/10.1080/00222933.2012.752539
  8. Barido-Sottani J., Boskova V., Plessis L., Kuhnert D., Magnus C., Mitov V., Muller N.F., Pecerska J., Rasmussen D.A., Zhang C. Taming the BEAST – a community teaching material resource for BEAST2 // Systematic Biology. 2018. V. 67. № 1. 170–174. https://doi.org/10.1093/sysbio/syx060
  9. Bouckaert R., Vaughan T.G., Barido-Sottani J., Duchene S., Fourment M., Gavryushkina A., Heled J., Jones G., Kuhnert D., De Maio N. BEAST 2.5: an advanced software platform for Bayesian evolutionary analysis // PLoS computational biology. 2019. V. 15. № 4. P. e1006650. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1006650
  10. Canales-Aguirre C.B., Ritchie P.A., Hernandez S., Herrera-Yanez V., Ferrada Fuentes S., Oyarzun F.X., Hernandez C.E., Galleguillos R., Arratia G. Phylogenetic relationships, origin and historical biogeography of the genus Sprattus (Clupeiformes: Clupeidae) // Peer J. 2021. V. 9. P. e11737. https://doi.org/10.7717/peerj.11737
  11. Chan P.P., Lin B.Y., Mak A.J., Lowe T.M. tRNAscan-SE2.0: improved detection and functional classification of transfer RNA genes // Nucleic acids research. 2021. V. 49. № 16. P. 9077–9096.
  12. Daskalov G.M., Mamedov E.V. Integrated fisheries assessment and possible causes for the collapse of anchovy kilka in the Caspian Sea // ICES Journal of Marine Science. 2007. V. 64. № 3. P. 503–511. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsl047
  13. Dierckxsens N., Mardulyn P., Smits G. NOVOPlasty: De novo assembly of organelle genomes from whole genome data // Nucleic acids research. 2016. V. 45. № 4. P. e18. doi: 10.1093/nar/gkw955
  14. Duchene S., Archer F.I., Vilstrup J., Caballero S., Morin P.A. Mitogenome phylogenetics: the impact of using single regions and partitioning schemes on topology, substitution rate and divergence time estimation // PLoS ONE. 2011. V. 6. № 11. P. e27138. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0027138
  15. Esin N.V., Yanko-Hombach V.V., Esin N.I. Evolutionary mechanisms of the Paratethys Sea and its separation into the Black Sea and Caspian Sea // Quaternary International. 2018. V. 465. P. 46–53. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2016.06.019
  16. FAO yearbook. Fishery and Aquaculture Statistics 2020. Rome, Italy: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2023. 193 p. https://doi.org/10.4060/cc7493en
  17. Formenti G., Rhie A., Balacco J., Haase B., Mountcastle J., Fedrigo O., Brown S., Capodiferro M.R., Al-Ajli F.O., Ambrosini R. Complete vertebrate mitogenomes reveal widespread repeats and gene duplications // Genome Biology. 2021. V. 22. P. e120. https://doi.org/10.1186/s13059-021-02336-9
  18. Froese R., Pauly D. (Eds.) FishBase. 2024. World Wide Web electronic publication: version 02/2024. www.fishbase.org (accessed 10 April 2024).
  19. Karabanov D.P., Kodukhova Y.V. Biochemical polymorphism and intraspecific structure in populations of Kilka Clupeonella cultriventris (Nordmann, 1840) from natural and invasive parts of its range // Inland Water Biology. 2018. V. 11. № 4. P. 496–500. https://doi.org/10.1134/S1995082918040107
  20. Karabanov D.P., Bekker E.I., Pavlov D.D., Borovikova E.A., Kodukhova Y.V., Kotov A.A. New sets of primers for DNA identification of non-indigenous fish species in the Volga-Kama basin (European Russia) // Water. 2022. V. 14. № 3. P. e437. https://doi.org/10.3390/w14030437
  21. Karabanov D.P., Kotov A.A., Borovikova E.A., Kodukhova Y.V., Zhang X. Comparison of the efficiency of single-locus species delimitation methods: a case study of a single lake fish population in comparison against the barcodes from international databases // Water. 2023a. V. 15. № 10. P. e1851. https://doi.org/10.3390/w15101851
  22. Karabanov D.P., Pavlov D.D., Dgebuadze Y.Y, Bazarov MI, Borovikova EA, Gerasimov Y.V., Kodukhova Y.V., Mikheev P.B., Nikitin E.V, Opaleva T.L. A dataset of non-indigenous and native fish of the Volga and Kama Rivers (European Russia) // Data. 2023b. V. 8. № 10. P. e154. https://doi.org/10.3390/data8100154
  23. Kaymaram F., Salarpouri A., Di Dario F. Clupeonella engrauliformis. The IUCN Red List of Threatened Species. 2018. The International Union for Conservation of Nature. https://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2018-2.RLTS.T98471289A143838562.en
  24. Kerpedjiev P., Hammer S., Hofacker I.L. Forna (force-directed RNA): Simple and effective online RNA secondary structure diagrams // Bioinformatics. 2015. V. 31. № 20. P. 3377–3379. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btv372
  25. Lavoue S., Miya M., Saitoh K., Ishiguro N.B., Nishida M. Phylogenetic relationships among anchovies, sardines, herrings and their relatives (Clupeiformes), inferred from whole mitogenome sequences // Molecular phylogenetics and evolution. 2007. V. 43. № 3. P. 1096–1105. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2006.09.018
  26. Lavoue S., Miya M., Musikasinthorn P., Chen W.-J., Nishida M. Mitogenomic evidence for an Indo-West Pacific origin of the Clupeoidei (Teleostei: Clupeiformes) // PLoS ONE. 2013. V. 8. № 2. P. e56485. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056485
  27. Meng G., Li Y., Yang C., Liu S. MitoZ: a toolkit for animal mitochondrial genome assembly, annotation and visualization // Nucleic acids research. 2019. V. 47. №11. P. e63. https://doi.org/10.1093/nar/gkz173
  28. Nelson J.S., Grande T., Wilson M.V.H. Fishes of the World, fifth edition. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2016. 707 p. https://doi.org/10.1002/9781119174844
  29. Palcu D.V., Patina I.S., Sandric I., Lazarev S., Vasiliev I., Stoica M., Krijgsman W. Late Miocene megalake regressions in Eurasia // Scientific Reports. 2021. V. 11. № 1. P. e11471. https://doi.org/10.1038/s41598-021-91001-z
  30. Phillips J.D., Gillis D.J., Hanner R.H. Lack of statistical rigor in DNA barcoding likely invalidates the presence of a true species’ barcode gap // Frontiers in Ecology and Evolution. 2022. V. 10. P. e859099. https://doi.org/10.3389/fevo.2022.859099
  31. Popov S.V., Rogl F., Rozanov A.Y., Shcherba I.G., Steininger F.F. Lithological-Paleogeographic maps of Paratethys: 10 maps Late Eocene to Pliocene. Stuttgart: E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, 2004. 46 p.
  32. Popov S.V., Shcherba I.G., Ilyina L.B., Nevesskaya L.A., Paramonova N.P., Khondkarian S.O., Magyar I. Late Miocene to Pliocene palaeogeography of the Paratethys and its relation to the Mediterranean // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2006. V. 238. № 1-4. P. 91–106. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2006.03.020
  33. Satoh T.P., Miya M., Mabuchi K., Nishida M. Structure and variation of the mitochondrial genome of fishes // BMC Genomics. 2016. V. 17. № 1. P. e719. https://doi.org/10.1186/s12864-016-3054-y
  34. UNEP, 2011. Caspian Sea: State of the environment report 2010. Report by the interim Secretariat of the Framework Convention for the Protection of the Marine Environment of the Caspian Sea and the Project Coordination Management Unit of the “CaspEco” project. GRID-Arendal: United Nations Environment Programme, 2010. 109 p.
  35. Wang Q., Dizaj L.P., Huang J., Sarker K.K., Kevrekidis C., Reichenbacher B., Esmaeili H.R., Straube N., Moritz T., Li C. Molecular phylogenetics of the Clupeiformes based on exon-capture data and a new classification of the order // Molecular phylogenetics and evolution. 2022. V. 175. P. e107590. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2022.107590

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Круговая карта митохондриального генома Clupeonella engrauliformis (Средний Каспий). Внешний круг указывает расположение генов в митогеноме. Гены, кодируемые H(+) и L(-) цепью ДНК, отображаются во внешнем и внутреннем кольцах соответственно. Условные обозначения: 1 – гены, кодирующие белки; 2 – транспортная РНК; 3 – рибосомальная РНК; 4 – контрольная область; 5 – содержание нуклеотидов G и C в молекуле ДНК (GC-содержание; диапазон значений 0.337–0.561); 6 – распределение нуклеотидов G+C в молекуле ДНК (GC-перекос; диапазон значений –0.4–0.4). Размерность выражена в тыс.п.н. (kbp).

Скачать (533KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Филогенетическая хронограмма некоторых Clupeiformis, основанная на полном наборе митогеномных данных, байесова филогения восстановлена в BEAST2 на основании откалиброванного дерева по (Lavoue et al., 2013). Систематика приведена по (Wang et al., 2022). Апостериорная вероятность (поддержка ветвления) обозначена цветовой шкалой. Голубые столбцы в узлах отражают 95% доверительные интервалы времени дивергенции. Знаком * обозначено время вероятной дивергенции анчоусовидной тюльки от общего предка (период около 4.2 ± 2.8 млн л.н.).

Скачать (300KB)
Метаданные
4. Дополнительные материалы
Скачать (614KB)
Метаданные

Примечание

1 Дополнительные материалы размещены в электронном виде по DOI статьи: DOI: 10.31857/S1026347025020032


© Российская академия наук, 2025