Потоки генов в структурированной одномерной популяции: математическое моделирование и реальные наблюдения на примере байкальских полихет вида m. Godlewskii

Букин Ю.С. Пудовкина Т.А.

Лимнологический институт СО РАН, Иркутск664033, Россия

e-mail: bukinyura@mail.ru

Изучение популяционной структуры современных видов с использованием молекулярно-генетических данных позволяет точно определить масштабы внутривидовой генетической изменчивости и географические границы популяций. Для того чтобы оценить генетическую подразделенность популяций и поток генов между ними, используется F_stкритерий. ВеличинаF_stкритерия изменяется в пределах от 0 до 1, чем ближе значениеF_stк 1, тем более разобщены рассматриваемее группы организмов и тем меньше они обмениваются генетической информацией.

Большой интерес представляют собой популяции, ареал которых можно считать одномерным. Примером таких популяций могут являться группы донных организмов, населяющих литоральную зону глубоких озер. Известно также, что биоразнообразие, наблюдаемое в этой узкой прибрежной зоне, чрезвычайно велико. Основную роль в формировании внутривидового генетического полиморфизма в этом случае будут составлять изоляция расстоянием на одномерном ареале и географические преграды, препятствующие свободному распространению организмов. Географическими барьерами в данном случае будут достаточно протяженные участки литоральной зоны, с неблагоприятными условиями обитания для рассматриваемыхорганизмов.

Одним из способов изучения потоков геновв одномерной популяции является математическое и компьютерное моделирование. Мы предлагаем индивидуально ориентированную, компьютерную модель популяционной динамики, описывающую процессы миграции, размножения и гибели организмов, занимающих одномерную ограниченную область обитания. Каждый организм в модели обладает нуклеотидной последовательностью ДНК, наследуемой от родителей свероятностью мутации. Отслеживая процесс изменения генетического разнообразия в нуклеотидных последовательностях модельной популяции организмов, можно определить механизмы формирования значенияF_stкритерия при различной подвижности организмов и разной степени миграции организмов через географический барьер.

Одним из примеров животных, обитающих в литоральной зоне глубокого озера, являются байкальские полихеты родаManayunkia. Одной из особенностей этих животных является довольно малая подвижность. В данной работе было проведено изучение байкальских полихет видаM. godlewskii, с использованием митохондриального генетического маркераCOX1. Низкая подвижностьM. godlewskiiв сочетании с географическими барьерами, дает прямое соответствие исследуемого объекта с предлагаемой индивидуально-ориентированной моделью. Эта модель в данном случае выступает в качестве гипотезы, объясняющей механизмы формирования генетического полиморфизма в реальной популяции организмов. Если картина молекулярно- генетического разнообразия в модели совпадет с реальными биологическими данными, то можно предположить, что пути формирования внутривидового полиморфизма в реальной и в модельной популяции также совпадают.