Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткая характеристика рода Сарга 10
Глава 2. Подходы, используемые в систематике рода
Сарга и наиболее распространённые таксономические и филогенетические построения
Морфологический подход 20
Альтернативные подходы 23
Глава 3. Материалы и методы
Материалы и методы изучения морфологической изменчивости Сарга 28
Материалы и методы изучения молекулярно-генетической изменчивости Сарга 43
Глава 4. Анализ морфологической изменчивости представителей рода
Информативность краниальных признаков (дискриминантный анализ) 53
Изменчивость краниальных признаков. Априорные и апостериорные классификации (многомерное шкалирование, кластерный анализ) 67
Изменчивость качественных параметров 84
Глава 5. Филогенетический анализ последовательностей мтДНК Ген цитохромаЬ 94
Контрольный регион мтДНК 102
Глава 6. Филогенетический анализ последовательностей Y-хромосомы 106
CLASS Глава 7. Реконструкция эволюционной истории рода Сарга Базальная филогения рода Сарг CLASS а 112
Филогения C.falconeri 114
Филогения С. sibirica 115
Филогения С. ibex и С. pyrenaica 116
Филогения С. aegagrus 116
Филогения С. caucasica и С cylindricornis 118
К таксономии рода Copra 121
Последовательность и время основных филогенетических событий 122
Заключение 127
Выводы 128
Список литературы
- Сарга и наиболее распространённые таксономические и филогенетические построения
- Материалы и методы изучения молекулярно-генетической изменчивости Сарга
- Изменчивость краниальных признаков. Априорные и апостериорные классификации (многомерное шкалирование, кластерный анализ)
- Филогения С. ibex и С. pyrenaica
Введение к работе
Род горных козлов (Copra) — спорная в таксономическом и филогенетическом плане группа полорогих копытных. Достаточно отметить, что число выделяемых видов Сарга колеблется от 1 до 13.
В классической зоологии в качестве критериев для оценки родства форм Сарга учёные использовали морфологические признаки: окраску животных, форму рогов, строение черепа, зубов и кожных желёз, форму копыт и др. (Linnaeus, 1766; Gray, 1852; Lydekker, 1913; Schwarz, 1935; Ellerman, Morrison-Scott, 1951; Соколов И.И., 1953, 1959; Гептнер и др., 1961; Haltenorth, 1963; Соколов В. Е., 1979; и др.). В зависимости от выбранных критериев» изменялись взгляды на состав рода, филогенетические отношения и таксономический ранг отдельных внутриродовых группировок.
Дискретные различия между выделяемыми видами по большинству морфологических признаков отсутствуют, нет и единого вектора их изменчивости. Первое накладывает существенные ограничения на применимость морфологических критериев для различения современных видов, второе препятствует определению направления "Эволюции признаков и путей расселения древних форм Сарга. Дополнительные трудности в оценке таксономического статуса представителей рода связаны с отсутствием репродуктивного барьера: в неволе большинство видов легко скрещиваются и дают плодовитое потомство, что позволяет относить их к одному политипическому (биологическому) виду.
В работах последних лет показана перспективность использования методов генофилетики- и геносистематики. В отличие от эволюции морфологических признаков, изменения в последовательностях ДНК носят дискретный характер, поэтому разрешающая способность. молекулярных данных выше, и они лучше поддаются количественной обработке. Кроме того, абсолютное большинство закреплённых мутаций являются нейтральными. Такие признаки высвобождены из-под давления отбора и, следовательно, обладают более высокой филогенетической информативностью.
С возрастанием разнообразия признаков, используемых для установления родственных связей, и методов обработки данных увеличивается и количество альтернативных филогенетических гипотез. Система рода подвергается дальнейшим изменениям и по-прежнему остаётся противоречивой (Данилкин, 2005; Павлинов, 2005; Pidancier et al., 2006). Очевидно, что назрела необходимость ревизии взглядов на филогению и таксономию рода Сарга в свете новых исследований.
Цель работы: Выявить филогенетические связи и реконструировать эволюционную историю рода Сарга. Задачи:
Исследовать морфологическую изменчивость Сарга.
Провести филогенетический анализ последовательностей митохондриальных и ядерных (Y-хромосома) генов.
Обобщить полученные реконструкции в единой филогенетической схеме:
сравнить результаты анализа морфологической и молекулярно-генетической изменчивости;
восстановить последовательность филогенетических событий;
рассмотреть проблемы таксономии рода в свете полученных результатов.
Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые проведён комплексный анализ изменчивости морфологических и молекулярно-генетических признаков представителей рода. Сарга. Методами многомерной статистики подробно исследована изменчивость краниальных признаков, проведена оценка их вклада в распознавание видов. Впервые получены и включены в международную базу данных GenBank нуклеотидные последовательности интрона гена SRY 5 видов Сарга. Определены последовательности и проведён филогенетический анализ гена цитохрома b и левого домена контрольного региона мтДНК. Оценена разрешающая,способность и информативность генетических маркёров; при определении границ и порядка дивергенции внутриродовых группировок.
Полученные результаты являются; вкладом в разработку филогенетической системы, рода Сарга и раскрывают, с одной стороны,, важное значение гибридизации и процесса интрогрессииштДНК в становлении видов, с другой -распространённость этих явлений:
Сведения по морфологической; и молекулярно-генетической* изменчивости видов Сарга могут быть использованы для решения проблем, таксономии рода. Полученные данные имеют принципиальное значение при разработке программ по сохранению генетического разнообразия редких и охраняемых видов, подвидов и популяций Сарга, внесённых в Красные книги МСОП, Российской Федерации, её регионов и сопредельных государств. Сделанные в работе выводы, позволят также более осознанно подойти к решению проблем управления и охраны промысловых видов Сарга.
Наличие «чужеродной» мтДНК в популяциях С. sibirica, полученной,, вероятно, в,результате гибридизации с домашними животными, свидетельствует об уязвимости генофондов диких видов. Очевидно, что необходимо принять меры, и по ограничению такого рода воздействия хозяйственной деятельности человека.
Апробация работы. Материалы диссертации представлены на 7 международных и всероссийских конференциях и совещаниях, в том числе:
«FEBS Forum for Young Scientists» (Praga, 2004), «Актуальные проблемы экологии и эволюции в исследованиях молодых учёных» (Москва, 2004, 2006), «Сохранение разнообразия животных и охотничье хозяйство России» (Москва, 2005), «Териофауна России и сопредельных территорий» (Москва, 2007), «Млекопитающие горных территорий» (Нальчик, 2007), «Молекулярно-генетические основы сохранения разнообразия млекопитающих Голарктики» (Черноголовка, 2007). Материалы исследования были доложены и обсуждались в рамках семинара «Видообразование» кафедры зоологии позвоночных биологического факультета МГУ (Москва, 2007) и на объединённом коллоквиуме лаборатории экологии и функциональной морфологии высших позвоночных, кабинета методов молекулярной диагностики, лаборатории микроэволюции млекопитающих, научно-информационного центра кольцевания птиц, лаборатории поведения и поведенческой экологии млекопитающих ИПЭЭ РАН 28.02.2008.
Благодарности. Автор глубоко признателен за помощь научному руководителю А. А. Данилкину. Искренняя благодарность М. В. Холодовой, И. Г. Мещерскому и П. А. Сорокину за поддержку при проведении исследований в кабинете методов молекулярной диагностики ИПЭЭ РАН, ценные замечания в ходе написания- диссертации и постоянное внимание к моей работе. Особую благодарность хочу выразить М. В. Кузнецовой за помощь в освоении методов молекулярной диагностики, а также А. Ю. Пузаченко за неоценимую помощь в статистической обработке краниологического материала, описании методов, результатов, а также их трактовке. Я благодарна также коллективам териологического отдела Зоологического Музея МГУ и Зоологического Института РАН за предоставленную возможность краниометрических исследований; А.Е. Субботину, И.Я. Павлинову, НА. Формозову, П.И. Вейнбергу, B.C. Лебедеву за помощь и ценные советы в процессе сбора, обработки и обсуждения материала; московскому охотничьему клубу «Сафари», а также О.И. Подтяжкину, О.А. Шемякину, С.А. Тишкевичу, В.И. Колесникову, С.А. Плаксе, Д.Г. Медведеву, А.Б. Савинецкому, Н.А. Пояркову, B.C.
Лукаревскому, А. Лукьянову и другим зоологам, охотоведам, егерям и охотникам, оказавшим помощь в сборе образцов. Спасибо всем коллегам, проявившим интерес к моей работе, родным и друзьям, без чьей поддержки она не была бы завершена.
Работа проведена в рамках программ ОБН РАН «Динамика генофондов популяций животных и растений» и «Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами», поддержана грантами РФФИ № 04-07-01240-А и № 06-04-49575 и НШ 4534.2006.4.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Казанская Е.Ю. (Звычайная Е.Ю.), 2004. Межвидовые дистанции внутри рода Copra на основании краниометрических данных // Актуальные проблемы экологии и эволюции в исследованиях молодых ученых. Матер, конф. сотруд. ИПЭЭ РАН. 20-21 апреля. М.: КМК. С.65-68.
Kuznetsova M.V., Kazanskaya E.J. (Zvychaynaya E.Y), Danilkin A.A., 2004. Analysis of Capra samples from Caucasus region based on mitochondrial D-loop seguences II The FEBS Forum for Young Scientists. 12-15 July. V. 271, S. 1. P. 32.
Казанская Е.Ю. (Звычайная Е.Ю.), Кузнецова М. В., Данилкин А.А., 2005. Таксономические отношения представителей рода Сарга по данным последовательности контрольного региона мтДНК // Сохранение разнообразия животных и охотничье хозяйство России. Матер, науч.-практ. конф. М. С. 188-191.
Казанская Е.Ю. (Звычайная Е.Ю.), Кузнецова М. В., Данилкин А.А., Подтяжкин О.И., 2005. Анализ последовательностей фрагмента контрольного региона мтДНК представителей рода Сарга // Копытные в зоопарках и питомниках. М: Моск. зоопарк. С. 80-84.
Казанская Е.Ю. (Звычайная Е.Ю.), 2006. Роль гибридизации в эволюционной истории рода Сарга (Artiodactyla, Bovidae) II Актуальные проблемы экологии и эволюции в исследованиях молодых ученых. Матер, конф. сотруд. ИПЭЭ РАН. 5-6 октября. М.: КМК. С. 116-123.
Звычайная Е.Ю., 2007. Реконструкция филогении рода Сарга (Bovidae,
Artiodactyla) по результатам анализа митохондриальных и ядерных генов //
Молекулярно-генетические основы сохранения разнообразия
млекопитающих Голарктики. Матер, междунар. конф. 26-30 ноября. Черноголовка. М.: КМК. С. 86-95.
Звычайная Е.Ю., Кузнецова М.В., Данилкин А.А., 2007. Генетическая дифференциация кавказских горных козлов {Сарга caucasica и С.
cylindricornis) II Млекопитающие горных территорий. Матер, междунар. конф. 15-18 августа. Нальчик. М.: КМК. С. 124-127. Казанская Е.Ю. (Звычайная Е.Ю.), 2007. Происхождение западнокавказского горного козла {Capra caucasica, Bovidae, Artiodactyla) II Териофауна России и сопредельных территорий. (VIII съезд Териолог, о-ва). М.: КМК. С. 179. Казанская Е.Ю. (Звычайная Е.Ю.), Кузнецова М.В., Данилкин А.А., 2007. Реконструкция филогении рода Capra (Bovidae, Artiodactyla) на основании анализа митохондриальной ДНК // Генетика. Т. 43, № 2. С. 245-253. Zvychaynaya E.Y., 2007. Genetic differentiation of Capra aegagrus (Bovidae, Artiodactyla) II Biodiversity. Ecology. Adaptation. Evolution. Mater. Ill Intern. Young Scientists conf. 15-18 May, Odessa. P. 236. Zvychaynaya E.Y., 2007. Role of the ancient and recent interspecific hybridization in forming of the genus Capra (Bovidae, Artiodactyla) II 13th Annual European Meeting of PhD Students in Evolutionary Biology. 14-17 of August. Sweden. P. 26.
Сарга и наиболее распространённые таксономические и филогенетические построения
Морфологическая характеристика рода. Горные козлы — животные среднего размера, плотного, иногда довольно тяжёлого сложения (Гептнер и др., 1961). Эволюция рода шла по пути адаптации животных к жизни в скалистых горах (обеспечивающих защиту от хищников) в направлении лазания и прыжков, что особенно отразилось на строении опорно-двигательного аппарата. Они приобрели широкие метаподии, шаровидную головку бедренной кости, широко раздвигающиеся копыта с твердыми быстро растущими краями и мягкой подушкой внутри. Угол подъема копытной фаланги у них в два раза выше по сравнению с равнинными видами, что позволяет им ставить конечности почти вертикально (Громова, 1953).
Окраска обычно однотонная, тёмная, коричневых и серых тонов, в некоторых случаях со значительными светлыми полями и тёмным и светлым рисунком на конечностях. Самая тёмная окраска характерна для восточнокавказского козла. Наиболее контрастно окрашен безоаровый козёл. Имеется резкий сезонный диморфизм в густоте и длине меха, иногда в его окраске. Волосяной покров обычно равномерной длины, относительно короткий. У самцов на подбородке хорошо развитая, иногда довольно длинная, борода. Преорбитальных, паховых, карпальных желёз нет. Копытные железы развиты лишь у некоторых видов (С. ibex, С. pyrenaicd) и только на передних конечностях. У самцов на нижней поверхности хвоста имеются железы, издающие резкий специфический запах. Половой диморфизм довольно резок -самки мельче самцов, с маленькими, прямыми, несколько изогнутыми назад и сжатыми с боков рогами, без бороды и подвеса или со слабым развитием их и без хвостовых желёз (Гептнер и др., 1961). У самцов рога большие, обычно саблевидные или образующие гетеронимный загиб. В поперечном разрезе рог округло-треугольный с плоской передней поверхностью, которая может быть бугристой или с поперечными валиками. Роговое вещество всегда чёрное.
Зубы гипсодонтные. Особенно сильно выражена гипсодонтия резцов, которые имеют вытянутую долотовидную форму (Соколов, 1959). Зубная формула: 10/3, СО/1, РЗ/3, МЗ/3. Череп значительно пневматизирован. Лицевые части черепа развиты нормально. Зароговая часть черепа относительно удлиненная, лобнотеменная область изогнута сильно. Этмоидального отверстия нет, или оно развито слабо. Носовые кости нормального- строения и сочленяются с лобными, слёзными, верхнечелюстными и межчелюстными костями. Верхние отростки межчелюстных костей длинные и вклиниваются между носовыми и верхнечелюстными костями или соприкасаются с ними. Носовое отверстие не увеличено, и слёзная кость не достигает носового отверстия. Слёзной ямки на ней нет, как и продольного гребешка. Подглазничное отверстие большое и нерезко ограниченное спереди. Основная часть костных стержней не удлинена. Расстояние от края рогового чехла до верхнего края- глазницы меньше вертикального диаметра глазницы. Профиль зароговой части выпуклый. Венечный шов обычно не образует большого, направленного вперёд угла. Гребни на теменных костях сближены (наименьшее расстояние между ними обычно меньше длины теменных костей по средней линии). Роговые стержни внутри с системой крупных полостей, достигающих верхней трети.
Кариологическая характеристика. Кариотип Сарга, видимо, наиболее примитивный среди представителей Caprinae: 2п = 60, NF = 60 (у Ammotragus — 2п = 58, Ovis 58-52, Psendois - 54, Hemitragus - 48). Аутосомы акроцентрические, Х-хромосома крупная акроцентрическая, Y-хромосома мелкая субметацентрическая или точечная. Диплоидный набор домашней козы такой же, как и у диких козлов — 2п = 60, NF = 60 (Орлов, Булатова, 1983; Шарипов, 1989). Среда обитания. Диапазон высотного распределения горных- козлов весьма широк — от уровня моря до высоты 4500 м. Они населяют безлесные горы в поясе полупустынь, и пустынь, лесные склоны, кустарниковую зону, субальпийские и альпийские луга и даже, горные тундры вплоть до снежников (Гептнер и др., 1961; Єоколов, Темботов, 1993; Данилкин, 2005; и др.). Кавказские и сибирский козлы — преимущественно высокогорные виды, обитающие на высотах 3000 - 3500 м (Динник 1909; Насимович, 1939, 1949; Котов, 1968; Ромашин, 1995, 2001; Федосенко, 2003; и др:). Их жизнь в высокогорье — явление во- многом вторичное, связанное с истреблением этих видов человеком и вытеснением домашним скотом (Динник, 1909; 1910; Егоров, 1955): Столетия назад сибирский козёл населял среднегорья, низкогорья? и даже встречался в мелкосопочниках и котловинах Заалтайской Еоби (Антипин, 1941; Банников, 1954). В: наше.время на низких высотах звери чаще встречаются в заповедниках, где влияние человека сведено к минимуму (Марков, 1938; Эквтимишвили 1952; Енукидзе, 1953): Безоарового козла считают экологически наиболее пластичным видом. Он живет в.разнообразных биотопах на высотах 1200-2500 ми сравнительно легко пересекает открытые пространства, однако тяготеет все же к скалистым участкам лесной зоны (Радде, 1899; Динник, 1910; Гептнер, Формозов, 1941; Насимович, 1955; Закариев, 1982, Ахмедов, 1997 и др.): Как ни парадоксально, именно эта пластичность и предпочтение небольших высот делают этот вид более уязвимым, в частности,.в условиях постоянного охотничьего пресса.
Биотопическое распределение животных обусловлено несколькими факторами. Жизненно необходимое условие для горных копытных. — наличие скальных образований,(убежищ). В скальниках звери передвигаются с большой скоростью, эффективно используя едва заметные выступы, по которым не способен передвигаться ни один крупный хищник. Именно поэтому плотность их населения достигает максимальных значений на склонах большой крутизны в труднодоступных изрезанных скальных массивах.
Материалы и методы изучения молекулярно-генетической изменчивости Сарга
Материалом для молекулярно генетического анализа послужили заспиртованные образцы тканей 5 видов рода Сарга (коллекция тканей животных для генетического анализа ИПЭЭ РАН). Для исследования молекулярно-генетической дифференциации Сарга были отсеквенированы и проанализированы нуклеотидные последовательности гена цитохрома Ъ и контрольного региона мтДНК, а также фрагменты интрона гена SRY, локализованного в Y-хромосоме. Сведения об образцах, их происхождении, типе ткани и полученных фрагментах приведены в таблице 2 и на рис. 4. Кроме того, в анализ включены все последовательности соответствующих маркёров, имеющиеся в международной базе данных (GenBank).
Выделение ДНК. Экстракцию ДНК осуществляли набором «Diatom DNA Prep 200» («Изоген», Москва) или по стандартной методике с использованием протеиназы К и смеси фенол-хлороформ (Sambrook et al., 1989). Данный метод позволяет получить ДНК, которая обладает высокой стабильностью и может храниться при -20С неопределённо долгое время.
Последовательность выделения: 1. кусочек ткани размером 2x2 мм растирается в 0,7 мл лизирующего буфера, смесь переносится в пробирку эппендорф 1,5 мл; 2. добавляется 10-15 мкл протеиназы К (20 мг/мл); 3. смесь размешивается и термостатируется в термошейкере 5 или 15 ч при температуре 60 или 37 С соответственно; за час до окончания термостатирования добавляется 10 мкл NaCl (ЇМ); 4. добавляется 0,5 мл фенола; смесь перемешивается на вортексе и центрифугируется 10 мин при 12-14 тыс. об/мин; 5. супернатат переносится в новую пробирку с добавлением 0,25 мл фенола и 0,25 мл хлороформа, перемешивается на вортексе и центрифугируется 10 мин 12-14 тыс. об/мин; 6. супернатат переносится в новую пробирку с добавлением 0,5 мл хлороформа, перемешивается и центрифугируется при тех же условиях; 7. супернатат переносится в новую пробирку; доливается до верха спиртом, размешивается и ставится в холодильник в -20 на ночь; 8. центрифугируется 10 мин на 12-14 тыс. об/мин, спирт сливается, осадок высушивается и ДНК растворяется в бидистилированной воде (10-20мкл).
Состав лизирующего буфера: 1. ЭДТА0,1М; 2. NaCl 0,15 М.
Одна последовательность фрагмента D-петли С. aegagrus (39) получена из костного материала (коллекция ЗММГУ, коллекционный номер - S-48300) с помощью методики для выделения ДНК из костных и роговых тканей (Холодова, 2001) и набора реактивов PCR Purification Kit (QIAGEN). ДНК успешно выделена из 48 образцов.
Проведение ПЦР. Для амплификации фрагмента цитохрома Ъ использовали три праймера (Ozawa et al, 1997): GLU прямой (L14724) 5Л-CGA AGC TTG ATA TGA AAA ACC АТС GTTG; CB2 обратный (HI 5149) 5-AAA CTG CAG CCC CTC AGA ATG ATA ТГТ GTC CTC A; R обратный (HI 5915) 5Л - GGA ATT CAT CTC TCC GGT TTA CAA GAC- 3\ Полимеразную цепную реакцию проводили при следующих условиях: 94 С — 3 мин (1 цикл), 94 С - 30 сек, 50 С - 15 сек, 72 С — 50 сек или 2 мин в зависимости от длины получаемого участка (35 циклов), 72 С — 3 мин (1 цикл).
Для амлификации левого домена контрольного региона мтДНК использованы праймеры (Холодова и др., 2001): PRO (прямой) (L 15376): 5Л-САС ТАТ САА САС CCA AAG CTG AAG - Г; DLC (обратный) (Н 16498): 5Г - ATG GCC CTG AAG AAA GAA САА GAT - 3\ Условия реакции: 94 С - 3 мин (1 цикл); 94 С - 30 сек, 62С - 24 сек, 72 С - 1 мин (ЗОщиклов); 72 С — 6 мин (Іцикл).
Фрагменты гена SRY ограничены праймерами: SRYL1: 5 - GCA TGT AGC ТСС AGA АТА ТТТ САС Т - 3 и SRYH1: 5 - АТА ААТ C(T/C)(G/A) T(G/A)A GGC AAA CTT GAA A - 3У; SRYL2: 5Л - TGC TTC TGC TAT GTT CAG AGT ATT G - Зл и SRYH3: 5 - GCA ATT TAC AAA GAG GTG GAA AGT A - 3 .
Подбор праймеров осуществлялся с помощью программы «РгітегЗ». ПЦР проводили при следующих условиях: 94 С - 3 мин (1 цикл), 94 С — 30 сек, 59 С - 25 сек, 72 С - 80 сек или 2 мин (35 циклов), 72 С - 3 мин (1 цикл).
Состав ПЦР смеси: 67мМ трис НС1 (рН 8.8); 16,6мМ сульфата аммония, 0,01% Tween-20; 200 мкг/мл dNTP s; 2 мМ хлористого магния; 1,5 мкМ каждого из праймеров; 0,1-0,2 мкг ДНК; 2,5 ед. Taq - полимеразы. Мы также использовали готовую смесь для ПЦР («Диалат», Москва).
Изменчивость краниальных признаков. Априорные и апостериорные классификации (многомерное шкалирование, кластерный анализ)
Изменчивость смешанной выборки самцов и самок Сарга удовлетворительно воспроизводится пятью осями многомерного шкалирования (ОМШ), описывающими размерную изменчивость, и тремя1 ОМШ, описывающими изменчивость пропорций черепа. Линейная комбинация 8 ОМШ содержит в среднем 91 (66-98) процент информации об изменчивости каждого из 49 промеров. Изменчивость подавляющего числа промеров (37) описывается осью Е1 и коррелирующей с ней осью К1. Это указывает на удовлетворительное качество полученной модели МШ, и, в целом, на не «случайный», упорядоченный характер изменчивости и доминирование аллометрии.
В таблице 5 приведены результаты тестирования некоторых гипотез об " ограничении случайной изменчивости. Из этих тестов следует, что в основных компонентах изменчивости (ОМШ Е1 и К1) и в ряде других представлена преимущественно информация о половом диморфизме. Доля дисперсии, объясняемая половым диморфизмом в ОМШ составила: в К1 — 89%, в Е1 - 74%, в Е2 - 26% и в Е4 - 16%. Некоторые промеры изменяются в течение всей жизни животного, что нашло свое отражение во вкладе возрастного фактора в дисперсию основных ОМШ - Е1 (24.5%) и К1(30%).
Совместные эффекты факторов «пол» и «возраст» не выявлены. На фоне индивидуальной изменчивости, как и предполагалось, «географический фактор», который для нас наиболее интересен, проявляется относительно слабо: от 48% в дисперсии ОМШ К2 до 8% в Е5 (в среднем по всем осям 25%). В целях исключения эффектов, связанных с половым диморфизмом, изменчивость самцов и самок и в данном случае анализировали отдельно.
Самцы. Изменчивость размеров черепа самцов удовлетворительно описывается 3 ОМШ, изменчивость пропорций — 4 ОМШ. Их линейная комбинация воспроизводит от 34 до 94% изменчивости промеров (табл. 3 приложения). Большинство промеров коррелируют только с ОМШ Е1 и К1. К промерам, в размерной изменчивости которых присутствуют более одной независимой компоненты, относятся: длина зубного ряда верхней челюсти (22, ОМШ Е1-ЕЗ), длина молярного ряда верхней челюсти (24, Е1, ЕЗ), расстояние от высшей точки лба до начала носовых костей (30, El, Е2) и до затылочного отверстия (55, El, Е2). Независимо от основной массььпромеров изменяются: длина и высота М\2 (26, Е2; 29 - практически случайная изменчивость), расстояние от высшей точки лба до опистион (56, Е2), расстояния от середины линии, соединяющей задние края рогов, до опистион (54, Е2) и до начала носовых костей (31, К4). Изменчивость, близкую к случайной, демонстрируют промеры, связанные с теменными костями (58 и 59), и расстояние от основания костного стержня рога до глазницы (53).
Проверка гипотезы о влиянии географического фактора показала его существенный вклад в изменчивость ОМШ Е1 (51% дисперсии), К1 (61%) и КЗ (42%). Влияние принадлежности к той или иной возрастной группе наиболее явно отражалось на варьировании ОМШ К2 (26% дисперсии). Вклад этого фактора в дисперсию остальных ОМШ составлял от 0 до 9% . Поэтому для классификации особей использовали ОМШ со снятыми возрастными эффектами.
По коэффициенту кофенетической корреляции несколько лучше оказалась классификация с предварительным ранжированием ОМШ (0.77 против 0.71). На верхнем уровне классификации все самцы разбиваются на две группы (рис. Па). В кластер I вошли С. caucasica, С. cylindricornis, С. falconeri, в кластер II — С. aegagrus, С. sibirica, С. ibex (табл. 6). На втором уровне дифференцируются самцы С. falconeri. Дальнейшее ветвление дендрограммы не позволяет установить определенное соответствие с априорной классификацией. Результат применения неиерархической классификации (к-средних, метод размытых множеств) на уровне двух групп демонстрирует картину разбиения, сходную с описанной выше. Результат дихотомической классификации отличается тем, что в нем особи С. sibirica разделяются на два кластера (табл. 6). Критерий согласия %2 Пирсона.между априорной и иерархической классификацией был выше (табл. 6), но во всех вариантах сравнения значения критерия- имели высокую статистическую значимость.
Сравнение (однофакторный дисперсионный анализ) дифференциации морфологических кластеров, порождаемых иерархической-и дихотомической классификациями, выявило их общее подобие. Однако для дихотомической классификации медианное значение критерия Фишера (рис. 12) было выше (37.5), чем для иерархической классификации (22.7). Это произошло за счет более выраженной дифференциации по промерам 9-17, 33, 38, 39, 50, 52.
Филогения С. ibex и С. pyrenaica
Ранее, большей частью по географическому принципу, было описано 13 рас (подвидов)1 С. sibirica. К.К. Флеров, (1935), одним из первых усомнившийся в реальности многообразия форм сибирского козла, оставил только две из них: С. sibirica sibirica (Южная Сибирь и Монголия) и С. s. sakeen (остальная часть ареала). Эта точка зрения не стала превалирующей, видимо, по причине отсутствия доказательной базы. Позже В. И. Цалкин (1950), проведя ревизию, определил иной состав вида, который был поддержан И. И; Соколовым (1959): С. sibirica sibirica (Алтай, Саяны, Северная Монголия); С. sibirica hagenbeckii (Гобийский Алтай, возвышенности Заалтайской Гоби), С. sibirica alaiana (Восточный и Центральный Тянь-Шань, Памир), С. sibirica formosovi (Западный Тянь-Шань), С. sibirica dementievi (Западный Куньлунь, на восток до Кэрийского хребта). В дальнейшем В І Е. Гептнер (Гептнер и др., 1961) принял, правда с некоторыми оговорками, точку зрения. К. К. Флерова, выделив алтайского С. s. sibirica и среднеазиатского С. s. alaiana козлов.
Наши данные (рис. 15, 16, 26, 30, табл. 6, 7) показывают высокий уровень морфологической и генетической дифференциации и географическую приуроченность двух форм С. sibirica, подтверждая правомерность построений К.К. Флерова (1935). Существование некоторого количества «неверно определённых» морфологических экземпляров (рис. 16) и образца 43 из Иркутской области, имеющего Y-хромосому «В» типа (табл. 2, рис. 29), позволяет говорить о гибридизации между этими формами.
Возвращаясь к вышеизложенной теории. Н. Пидансер (Pidancier et al., 2006) о древней гибридизации, необходимо- отметить, что огромные генетические дистанции, разделяющие две группы С. sibirica (табл. 13), свидетельствуют о том, что их дивергенция имела место даже раньше образования некоторых других видов. В этой связи, существенно, что «виды - гибриды» (С. caucasica, С. cylindricornis, С. nubiana, С. ibex, и С. pyrenaicd) не обнаруживают большего генетического сходства с какой-либо из ветвей С. sibirica. Следовательно, предковые популяции современных линий С. sibirica не принимали участие в гибридизации. Видимо, существовала другая ветвь «ibex» типа, которая и дала начало большинству видов (рис. 33).
На фоне четкой (двуполярной) генетической и морфологической структуры С. sibirica выделяются два образца (рис. 26). Они имеют типичную для С. sibirica последовательность гена SRY Y-хромосомы и, очевидно, заимствованную у другого вида мтДНК. Наблюдаемое несоответствие может быть следствием недавней гибридизации" и начала интрогрессии мтДНК. Судя по сходству последовательностей гена- цитохрома b (рис. 26) в этом процессе могли- участвовать С. aegagns, С. falconeri или С. hircus. Какой из видов стал «донором» мтДНК можно будет достоверно сказать толькошосле анализа мтДНК большой выборки образцов С. aegagus и С. falconeri, а также С. hircus из Киргизии, Таджикистана и других районов Средней Азии.
Филогения С. ibex и С. pyrenaica Эти европейские виды хорошо различаются, морфологически. Пиренейский козёл С. pyrenaica имеет гетеронимный изгиб рогов, что сближает его« с восточнокавказским и винторогим. козлами. Альпийский козёл С. ibex морфологически близок к другим «козерогам»: С. caucasica, С. пиЫапа и, особенно, к С. sibirica. Интересно, что он не продолжает закономерно с востока на запад ряд изменчивости от С. sibirica (А) к С. sibirica (В), а обнаруживает большее сходство с С. sibirica (А) (рис. 18). При этом самцы С. ibex, как показано и в работе Фандоса и др. (Fandos et al., 1993), оказываются даже в меньшей степени дистанцированы от других видов (в том числе и от С. sibirica), чем самки.
Однако, учитывая сходство С. ibex и С. pyrenaica на генетическом уровне, можно заключить, что как отдельные эволюционирующие единицы они сформировались гораздо позже других видов:
Филогения С. aegagrus Безоаровый козёл имеет характерную внешность, однако по краниальным признакам он довольно близок к другим видам (рис. 9, 18). Последовательности исследованного гена Y-хромосомы С. aegagrus единообразны, видоспецифичны, и наибольшее сходство имеют с последовательностями С. falconeri и С. hircus (рис. 30). Митохондриальный геном, напротив, представлен несколькими отличными филогенетическими линиями, некоторые из них обнаруживают гомологию с мтДНК других видов (рис. 26). Объяснить такой полиморфизм митохондриального генома можно по разному.
Во-первых, изменчивость мтДНК может быть наследием анцестрального полиморфизма, и, таким образом, С. aegagrus оказывается-политипическимвидом изначально (до появления «гибридных» видов). Если придерживаться, вышеизложенной гипотезы (Pidancier et al., 2006), необходимо признать, что гибридизация с «С. sibirica» была многократной, и, по крайней мере, трижды, должно было произойти замещение мтДНК «сибирского» козла на мтДНК «безоарового». Вероятность подобного совпадения ничтожно мала, поэтому в рамках гипотезы Н. Пидансер, анцестральный полиморфизм С. aegagrus не находит подтверждения.
Если не рассматривать возможность длительной параллельной эволюции (между линиями С. aegagrus и другими видами), то единственной альтернативной гипотезой может быть «возвращение» гаплотипов мтДНК представителям С. aegagrus от уже сформированных видов С. caucasica, С. cylindricornis и С. hircus. В этом случае наличие многих эволюционных линий внутри вида С. aegagrus — явление вторичное. Сходство митохондриальных линий С. aegarus с последовательностями только тех видов, с которыми он в историческое время имел перекрывающиеся- или близкорасположенные ареалы (с С. caucasica, С. cylindricornis и С. hircus), подтверждает эту гипотезу. Более того последовательности мтДНК Є. aegagrus, гомологичные последовательностям кавказских козлов, пока зарегистрированы только на территории Дагестана и Азербайджана (непосредственно в зоне совместного обитания безоарового и восточнокавказского козлов).
