Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Материалы и методы 23
1.1. Места сбора материала 23
1.2. Характеристика больших и восточных синиц 24
1.3. Отлов и описание синиц 25
1.4. Размер выборок и соотношение разных фенотипических групп 33
1.5. Методы анализа ДНК 34
1.6. Статистические методы 41
Глава 2. Результаты 42
2.1. Генетическая характеристика разных фенотипических групп 42
2.2. Морфологические черты выявленных генетических групп 43
2.3. Региональные отличия фенотипической и генетической структуры популяций в зоне контакта 54
2.4. Сезонная и годовая динамика фенотипической и генетической структуры популяций в зоне контакта 59
2.5. Бипарентальное наследование мтДНК 61
Глава 3. Обсуждение 63
3.1. Фенотипическая структура популяций в зоне симпатрии 63
3.2. Генетическая структура популяций синиц в зоне симпатрии, выявленная на основе анализа мтДНК 64
3.3. Генетическая структура популяций синиц в зоне симпатрии, выявленная на основе анализа яДНК 70
3.4. Гибридотенный статус фенотипических популяций minor и major в зоне симпатрии 77
Выводы 83
- Места сбора материала
- Размер выборок и соотношение разных фенотипических групп
- Генетическая характеристика разных фенотипических групп
- Фенотипическая структура популяций в зоне симпатрии
Введение к работе
Роль кольцевых ареалов в теории аллопатрического видообразования.
Одной из центральных тем эволюционной биологии является проблема формирования и поддержания дискретных межвидовых различий в ходе микроэволюции. В этой связи особый интерес представляет природа барьеров нескрещиваемости, которые вслед за Т. Добржанским (Dobzhansky, 1937) и Э. Майром (1968, 1974) принято обозначать в качестве «изолирующих механизмов». После опубликования работы Э. Майра (Мауг, 1942), теория аллопатрического (географического) видообразования стала общепринятой среди зоологов - эволюционистов для объяснения дивергенции популяций до видового уровня. Она утверждает, что у животных, размножающихся половым путем, новый вид образуется в случае, когда популяция, географически изолированная от других популяций предкового вида, приобретает признаки, обеспечивающие ее репродуктивную изоляцию после разрушения внешних преград. Видообразование - это медленный эволюционный процесс, и ни один исследователь не может наблюдать его непосредственно. В этом отношении особый интерес представляют кольцевые ареалы, которые долгое время служили классическим примером географического видообразования, «развернутого в пространстве, а не во времени» (Huxley, 1942). Цепь интерградирующих популяций (подвидов) образует петлю или замкнутую окружность, причем конечные звенья оказываются замкнутыми по отношению друг к другу (Майр, 1974). Среди множества доказательств географического видообразования кольцевые ареалы всегда по праву считались особенно убедительными. Они формируются в условиях исключительного сочетания географических факторов и в силу этого должны быть весьма редкими. Было описано более 20 случаев образования таких ареалов (Мауг, 1942; Майр, 1974). Наиболее \ яркими примером является кольцевой ареал галапагосских вьюрков. Д. Лэк (Lack, 1947) показал, что один из галапагосских вьюрков (Camarchynchus psittacula) колонизировал остров Чарльз дважды, причем колонизировавшие остров популяции происходили из разных концов цепи подвидов и сейчас обитают на острове Чарлз как два самостоятельных вида. Сходный случай был описан для саламандр Ensatina. Одна цепь популяций проникла в южную Калифорнию по Береговому хребту, а другая - через горы Сьерра-Невада. Эти два «потока» популяций, которые образуют плавный переход от одной к другой к северу от долины Сан-Хоакин, встречаются южнее, в горах Сан-Бернардино, не проявляя при .: v никаких признаков гибридизации (Stebbins, 1960).
Однако, при более углубленном изучении каждого конкретного случая кольцевого ареала обнаруживали, что в действительности ситуация намного сложнее. Так, выяснилась неполнота считавшегося классическим кольцевого ареала европейских чаек, где концевыми звеньями в цепи подвидов, охватывающих северную часть умеренной области, являются Lams argentatus и L. fuscus. Были выявлены четкие разрывы в цепи популяций, обитающих между западной Европой и восточной Азией. Очевидно, ареал L. argentatus в плейстоцене в течение некоторого времени был разделен на ряд рефугиумов. Желтоногая группа cachinnans эволюционировала в Арало-Каспийской области и позже дала начало атлантической группе fuscus. Группа с розовыми ногами (vegae и родственные формы) формировалась на тихоокеанском побережье Азии и впоследствии дала начало близкородственной типичной форме argentatus из Северной Америки. Выселение argentatus в Европу через Атлантику произошло сравнительно недавно (Майр, 1974). Несколько иное объяснение дает Е. К. Барт (Barth, 1968). Там, где встречаются vegae и cachinnans, они обмениваются генами; то же самое происходит на севере Балтики, где встречаются cachinnans и argentatus. Однако там, где argentatus и fuscus встречаются вдоль побережья Европы, они живут бок о бок, не смешиваясь, лишь в редких случаях производя гибридов. Этологические и экологические различия, позволяющие этим двум формам существовать как хорошим видам, были описаны Ф. Гете (Goete, 1955). В настоящее время серебристая чайка рассматривается как комплекс из 5—7 близких видов, различающихся вокализацией, цветом мантии, клюва, ног, глаз, деталями поведения и экологии. Возможно, некоторые из них имеют гибридогенное происхождение. Нет сомнений, что видообразование в группе так называемых "сельдевых" чаек, включающих помимо комплекса серебристой чайки серокрылую (L. Glaucescens), тэйерову (L. thayeri), калифорнийскую, происходит в настоящее время по всей Голарктике (Панов и др, 1999; Spear, 1987; Yesou, 1991).
Другим классическим примером кольцевого ареала считался изучаемый нами ареал надвида большая синица (Parus major). Э. Майр (1942), опираясь на интерпретацию Б. Реншем (Rensch, 1929) данных Б. К. Штегмана (Stegmann, 1928), рассматривал ареал синиц как «кольцо», состоящее из ареалов ряда форм (major, minor, cinereus) (рис. 1), различающихся по окраске (структуре распределения липохрома в оперении и форме белых пятен на крайних рулевых перьях)дэазмерам и пропорциям тела. В этом кольце в качестве конечных репродуктивно изолированных звеньев рассматривались популяции major и minor в Среднем Приамурье. Однако впоследствии, также как и в случае с серебристой чайкой, взгляды на ареал надвида Parus major как на кольцо были пересмотрены. Л.А. Портенко (1955) опубликовал сообщение о существовании на Среднем Амуре промежуточной между подвидами major (kapustini) и minor (wladiwostokensis) популяции на Среднем Амуре. Это замечание, тем не менее, было оценено очень осторожно. Так Д. Сноу (Snow, 1957) отметил, что для верной оценки этого замечания необходимы новые данные, однако возможно допустить, что репродуктивная изоляция между этими формами не столь полная, как предполагал Б.К. Штегман. Однако после того, как Ч. Вори посетил Ленинград и обсудил этот вопрос с Л.А. Портенко (Vaurie, 1959), стало принятым считать, что формы major и minor действительно интерградируют на Среднем Амуре. Под их
Рис. 1. Схема ареала большой синицы -Ареал Parus minor
Ареал Parus major
Ареал Parus major intermedius
Ареал Parus bokharensis
Ареал Parus cinereus
Ареал Parus major зоны вторичных контактов, в которых были обнаружены смешанные пары и гибридное потомство зоны вторичных контактов, для которых показано наличие птиц с фенотипом, отличным от родительских форм -г влиянием изменил свои взгляды и Э. Майр (1968). Он выдвинул предположение, что ареал большой синицы состоит из трех групп популяций, разобщенных в плейстоценовых рефугиумах и гибридизирующих друг с другом в зонах вторичных контактов. Согласно этой версии, подвид/группы major скрещиваются в Персии и в Южной Туркмении с формой южноазиатской группы cinereus; эти две группы постепенно переходят здесь одна в другую, образуя промежуточную форму intermedins. Группа cinereus скрещивается в Фудзяне с восточноазиатской группой minor, образуя промежуточную популяцию commixtus, а группа minor в свою очередь гибридизирует с major в бассейне Амура. А.А. Назаренко (1971) после специально проведенных исследований по морфологии, экологии и акустической активности major и minor, обитающих на Среднем Амуре, пришел к выводу, что интерградации популяций в этом районе не происходит, а гибридизация, если и существует, носит ограниченный характер. Он также подверг критике теорию о гибридном происхождении формы commixtus, предположив, что это на самом деле форма minor, у которой произошла спонтанная утрата пигментов, как это происходит на островах Рюкю. Последующие исследования подтвердили данные А.А. Назаренко о четких различиях основных форм по морфологии, акустическим сигналам и особенностям экологии (Степанян, 1983; Керимов, Формозов, 1985; Формозов и др., 1993; Иванкина и др., 1997).
Л.С. Степанян, основываясь на собственных исследованиях и данных литературы (Зарудный, 1896; Зарудный и др., 1912; Дементьев, 1954; Портенко, 1955; Назаренко, 1971; Vaurie, 1950. 1959), подчеркнув высокую степень морфологической обособленности всех основных форм группы Parus major и ограниченность гибридизации в зонах вторичного контакта, предложил присвоить группе Parus major статус надвида.
Первоначальному представлению о кольцевом ареале большой синицы в трактовке Б. Ренша (Rensch, 1929) противоречат результаты недавних исследований, основанные на анализе первичной структуры контрольного региона и гена цитохрома b митохондриальной ДНК (Kvist et al., 2003). Сделанная авторами оценка генетических дистанций между четырьмя основными формами поддерживает представление Э. Майра (1974) о том, что кольцевой ареал синиц - это результат дивергенции четырех основных форм в изолированных плейстоценовых рефугиумах с последующим расширением их ареалов и формированием зон вторичных контактов.
Зоны вторичных контактов и эволюционные последствия гибридизации.
Ключевыми для понимания процессов географического видообразования являются зоны вторичных контактов ранее дивергировавших популяций, в которых решается вопрос, будут ли два филума существовать как независимые эволюционные единицы, или же в результате гибридизации сольются в единое целое. В последнее время появилось много работ, свидетельствующих о том, что межвидовая гибридизация - явление достаточно обычное. Например, у птиц доля видов, для которых отмечены случаи гибридизации, составляет не менее 10% от мировой орнитофауны (Панов, 1989). С развитием молекулярно-биологических методов исследователи получили возможность оценить степень гибридизации не только по фенотипическим признакам, но и непосредственно на генетическом уровне. Их применение позволило как проверить многие ранее выдвинутые гипотезы, так и предложить новые. Было показано, что многие животные сохраняют видоспецифические -^ноисЧва в условиях массовой и, как правило, асимметричной интрогрессии чужеродной ДНК.
Так, у птиц случай полностью асимметричной интрогрессии был впервые описан Ф. Гиллом (Gill, 1997) при поглотительной гибридизации синекрылого певуна (V^nus^co златокрьшьш^егшіуога chrysoptera) в
Пенсильвании. Длительная послеледниковая гибридизация желтоголовой древесницы (Dendroica occidentalis) и древесницы Таунсенда (D. townsendi) привела к вытеснению первого вида вторым в северной части ареала вдоль тихоокеанского побережья Канады (Rohwer et al., 2001). Генофонд обитающих на этой территории внешне чистых Таусендовых древесниц насыщен митотипами вытесненного вида. Даже на юге Аляски (окр. г. Валдес, побережье зал. Принс-Вильям), в 2000 км к северу от современной границы желтоголовой древесницы (национальный парк "Олимпик", шт. Вашингтон), 78% древесниц Таунсенда имели чужеродные митотипы. Две выборки этого вида с о-ва Грейам и о-ва Принца Уэльского состояли только из носителей митотипа желтоголовой древесницы (Rohwer et al., 2001). Обзор более 80 случаев гибридизации показал, что в 50 из них интрогрессия мтДНК была строго асимметрична (Wirtz, 1999).
Традиционно последствия гибридизации животных рассматриваются с двух альтернативных позиций - как эволюционно негативные, способствующие разрушению коадаптивных генных комплексов (Майр, 1968), и как эволюционно творческие, то есть приводящие к формообразованию (Панов, 1989). В свете данных, демонстрирующих способность видов животных сохранять свою устойчивость на фоне интрогрессивной гибридизации, наиболее сильным аргументом сторонников позиции Эрнста Майра является утверждение о том, что интрогрессия митохондриальной ДНК, несущей ограниченное количество генов, не вызывает нарушения коадаптивных генных комплексов ядерного генома и не противоречит наличию отбора против гибридов.
Зоны вторичных контактов в надвидовом комплексе большая синица.
В свете результатов последних исследований комплекса P. major, основной интерес представляет не столько установка систематического положения форм синиц, сколько проблема сохранения их устойчивости (морфологической специфики) в зонах симпатрии, для трех из которых описаны случаи образования смешанных пар и гибриды (major х bokharensis в Западной Монголии и Юго-восточном Казахстане, major х minor в Среднем Приамурье). Кроме того, относительно недавно была подробно исследована промежуточная форма intermedius в Юго-западной Туркмении, рассматриваемая как возможный результат гибридизации форм major и cinereus. Остановимся подробнее на каждой из этих зон вторичного контакта.
Гибридная зона Parus major и Parus bokharensis в Юго-Западной Монголии. При обсуждении объема вида Parus major чаще других рассматривался вопрос об отношении к нему формы bokharensis. В отечественной литературе конца 19 - начала 20 веков эта группа, наиболее сильно отличающаяся от других форм не только окраской, но и пропорциями тела, формой крыльев и хвоста, трактовалась в качестве самостоятельного вида. Столь существенные морфологические отличия повлияли на пересмотр статуса этой формы (Delacour et al.,1950. Vaurie, 1950. 1957. 1959) и до начала 70-х годов прошлого века было принято считать bokharensis самостоятельным видом. Однако в 1969. 1974 и 1975 годах на юго-западе Монголии Монголо-Германской биологической экспедицией были добыты 6 синиц и все они были определены как гибриды большой и бухарской синиц (Eck, Piechocki, 1977). Эти данные позволили Л.С. Степаняну (1983), включить bokharensis в надвидовую группу Parus major.
Неограниченная гибридизация в зоне симпатрии Parus major и Parus bokharensis в Юго-Восточном Казахстане. В недавней работе Н.А. Формозова с соавторами (Формозов и др., 1993), на основании морфологических данных и структуры песни была описана зона гибридизации большой и бухарской синиц в Уштобе (Юго-Восточный Казахстан), куда большие синицы проникли в начале 70-х годов прошлого века. Собранные данные позволили авторам сделать вывод об отсутствии изолирующих механизмов и, как следствие, предположить существование неограниченной гибридизации в зоне совместного обитания major и bokharensis в бассейне Урунгу. По мнению авторов, два из четырех подвидов бухарской синицы (Р.Ь. dzugaricus и Р.Ь. iliensis),, оказались под угрозой засорения гибридами и полной потери индивидуальности в ближайшие годы.
Копетдагская большая синица (Parus major intermedius) —результат гибридизации major и cinereus, или нечто другое? Долгое время предполагалось, что зона вторичного контакта форм major и cinereus достаточно изучена и не содержит никаких сюрпризов. Общепринятой была точка зрения Ч. Вори (Vaurie, 1950), что эти две формы связывает промежуточная по окраске и гибридная по происхождению форма intermedius. В конце прошлого века были высказаны две противоположные, но полностью отрицающие традиционную, точки зрения. Ю. В. Мищенко (1982) рассматривал intermedius как подвид большой синицы, а ослабление липохромовой окраски копетдагских синиц связывал с действием правила Глогера. Другая гипотеза была высказана Л. Cv Степаняном (1983). Он так же, как и Мищенко, придавал статус видов формам major и cinereus, но intermedius считал подвидом не P.major, a P.cinereus. Гипотеза о происхождении этой формы в результате гибридизации major и cinereus Л. С. Степаняном не обсуждалась, а лишь приводился совершенно справедливый, но не относящийся к существу дела, вывод о том, что эта форма не могла быть продуктом гибридизации major и bokharensis. Результаты последующего детального анализа этой популяции (Керимов, Формозов, 1985. 1986. Формозов и др., 1993), основанного на сравнении морфологических и акустических признаков синиц в Копетдаге, в целом, не позволяют отбросить предположение Ч. Вори о гибридном происхождении этой популяции.
Взаимодействие форм minor и major на Среднем Амуре.
Зона вторичного контакта этих форм является основным предметом нашей работы и история ее изучения заслуживает особого внимания. Считается, что контакт восточных (minor) и больших (major) синиц в Среднем Приамурье возник около ста лет назад как результат встречного расселения, с одной стороны, популяций major на восток вслед за человеческими поселениями, а с другой - minor на север из Китая (Смиренский, 1986; Назаренко и др., 1999). Территориальная стратегия освоения Среднего Приамурья различается у major и minor: первые формируют оседлые группировки, круглогодично тяготеющие к населенным пунктам, а вторые колонизируют данный регион только в период размножения, занимая более широкий спектр местообитаний включающий пойменные леса и полосу разреженных мелколиственных и широколиственных лесов, в том числе и в окрестностях населенных пунктов. На востоке зоны перекрывания и далее на восток minor занимает местообитания major - населенные пункты и измененные деятельностью человека леса вокруг них. Недавняя ревизия зоны симпатрии показала, что при протяженности более 250 км она неоднородна в отношении характера и длительности контакта (Назаренко и др., 1999; рис. 2). К западу от реки Бурей популяции major и minor практически не взаимодействуют (Смиренский, 1977). Наиболее длительный и устоявшийся контакт форм характерен для центральной части зоны симпатрии (от села Пашково до пос. Бира), где четко выражены различия в предпочитаемых синицами местообитаниях и существует ограниченная гибридизация, составляя, в районе села Пашково, около 10% смешанных пар от числа всех пар, сформированных при участии представителей формы major в качестве одного из брачных партнеров (Керимов, Формозов, 1986; Формозов и др., 1993). Восточная часть зоны (от пос. Бира до г. Биробиджан) представляет собой район недавней и продолжающейся экспансии major, которая
rv
Биракан в цц „ц
Паш ново
ЦЦЦЦЦ ЦЦцЦцЦ
,ц ^ацаае
Еврейская Автономная Область
30*30'
Рис. 2. Карта - схема зоны симпатрии Parus major и P. minor. 3 - западная часть зоны симпатрии В - восточная часть зоны симпатрии Ц -центральная часть зоны симпатрии
3500 5000 по А.А.Назаренко и др., 1999,
Яоо 3500 с изменениями
Яоо 2000 5оо юоо | 5Ь0 500 f
ЯНН "50 го "О 30 0
20 km ц в , в в
Облучье R в в в ^ в в в сопровождается интенсивной гибридизацией двух форм и вытеснением minor из смешанных поселений в пределах населенных пунктов (Назаренко и др., 1999).
Обзор молекулярно-генетических методов, которые могут быть использованы для оценки статуса и генетических последствий взаимодействия популяций в зоне симпатрии.
Несмотря на существенный вклад работы А.А. Назаренко с соавторами (1999), анализ фенотипической структуры популяций в зоне вторичного контакта в Приамурье носит достаточно фрагментарный характер. С другой стороны, сам по себе фенотипический анализ популяций не может дать полного представления о степени изоляции геномов взаимодействующих популяций. Уровень генетической интрогрессии в зоне гибридизации вызывает большой интерес и в связи с тем, что между генотипом и фенотипом нет однозначно четких связей. Это объясняется тем, что фенотип возникает в результате чрезвычайно сложных взаимодействий между разными генами, а также между генами и внешней средой. Вообще говоря, не существует фенотипически идентичных организмов, хотя отдельные признаки различных организмов могут быть одинаковыми. Более того, организмы, обладающие сходными фенотипическими проявлениями какого-либо признака, не обязательно имеют идентичные по этому признаку генотипы (Айала, 1984). Полное представление о последствиях и характере взаимодействий популяций может быть основано не только и не столько на классических зоологических, а на молекулярно-генетических методах, позволяющих оценить реальную степень генетической интрогрессии в популяциях.
Молекулярно-генетический анализ стал сегодня почти необходимой частью любого таксономического, экологического и даже этологического исследования. Число работ, основанных на расшифровке полной последовательности индивидуальных генов или их участков, сравнении более или менее протяженных повторяющихся последовательностей или на интегральной оценке общего сходства геномной ДНК, растет как снежный ком. Значение молекулярных маркеров в филогенетических и вообще эволюционных исследованиях увеличилось с разработкой высоких технологий молекулярного клонирования и секвенирования ДІЖ, а также с использованием полимеразной цепной реакции (ПЦР/PCR). В распоряжении зоологов теперь есть подходы, позволяющие вести исследования на самых разных уровнях - от индивидов и популяций до отрядов и надотрядных категорий (Банникова, 2004). Они включают:
Определение первичной структуры, т.е. нуклеотидной последовательности отдельных генов или некодирующих участков ДНК, и ее сравнение у разных организмов. В результате таких исследований можно установить, какие конкретные замены нуклеотидов произошли в анализируемом участке ДНК в эволюции разных филетических линий.
Поиск таксонспецифичных семейств повторяющихся последовательностей или отдельных копий известных повторов, общих для ДНК разных видов, в т.ч. компьютерными методами. Этот подход позволяет выявить соответствие между эволюцией таксонов и появлением и распространением в геномах отдельных генетических элементов и семейств повторов.
Сопоставление протяженных, но анонимных участков генома с неизвестными функциями и часто неясной локализацией путем сканирования мутаций по всему геному. Эта группа методов дает общую оценку молекулярно-генетического сходства видов.
Если первые два подхода технически основаны, главным образом, на секвенировании, то последний связан с применением таких методов, как разные варианты ПЦР, ПДРФ (полиморфизм длин рестрикционных фрагментов), молекулярная ДНКхДНК гибридизация. Традиционный рестриктазный анализ при разделении ДНК методом агарозного электрофореза и молекулярная ДНКхДНК гибридизация проигрывают секвенированию по разрешающей способности, информативности и широте сопоставлений. Однако, постоянное техническое усовершенствование и модификация методик, направленных попрежнему сохраняют популярность метода ДНКхДНК гибридизации (Банникова, 2004).
Арсенал маркеров и методов современной геносистематики достаточно обширен. Все они имеют свои положительные и отрицательные стороны и разную степень разрешающей способности. Далее мы, ссылаясь на обзор А.А. Банниковой (Банникова, 2004), рассмотрим основные достоинства и недостатки некоторых молекулярных маркеров, наиболее широко используемых при изучении микроэволюционных процессов.
Анализ митохондриальной ДНК (далее, мтДНК). Привлекательность этого маркера связана, в частности, с малыми размерами митохондриального генома, в связи, с чем он прост для анализа и потому изучен гораздо подробнее, чем ядерный. Средняя скорость накопления нуклеотидных замен в мтДНК обычно превышает таковую для ядерной ДНК (далее, яДНК) в 5-10 раз и оценивается в 2-4 % за 1 млн. лет (Brown et al., 1979; Wilson et al., 1985). Скорость накопления несинонимичных замен (замены нуклеотидов, приводящие к замене аминокислот) в мтДНК и яДНК сопоставимы, но синонимичные замены (замены, которые не приводят к замене аминокислоты, «молчащие» замены) появляются в 100 раз чаще в митохондриальном геноме, чем в ядерном (Pesole et al., 1992).
Высокая частота замен в митохондриальном геноме еще более по сравнению с яДНК усиливает эффект насыщения в нуклеотидной последовательности и экранирует "филогенетический" сигнал. Например, у приматов кривая дивергенции цитохрома b выходит на плато по истечении 15-20 млн. лет при 25 % различий (Brown et al., 1982). Далее замены концентрируются в положениях, которые уже были замещены, т.е. наступает насыщение, которое является источником гомоплазий (молекулярных конвергенции). В результате мтДНК видов, разошедшихся 80 млн. лет назад, отличается немногим больше, чем мтДНК видов, общий предок которых существовал 20 млн. лет назад.
Скорость возникновения замен, конечно, варьирует на разных участках мтДНК: гены рибосомной РНК - 12S и 16S - изменяются медленно, а D-петля - быстро. Таким образом, митохондриальные последовательности значительно более полиморфны, чем ядерные, что обуславливает целесообразность их использования в популяционных исследованиях. Изучение микрогеографической изменчивости митохондриальных генов повлияло на развитие нового направления -филогеографии (Avise, 1998). Филогеография изучает географическое распространение генеалогических линий, т.е. рассматривает гены в пространстве и во времени (Hewitt, 2001). В связи с развитием этого направления в последние годы сделан необычайный прорыв в понимании послеледниковой экспансии животных и растений Европы и Берингии и плейстоценовых изменений их ареалов. Так, многое дал филогеографический анализ нуклеотидных последовательностей митохондриальных генов ND3 и цитохрома b желтой (Motacilla flava) и желтоголовой (М. citreola) трясогузок. В рамках традиционно распознаваемого вида М. flava филогенетический анализ обнаружил существование трех линий, распространенных в Европе и Юго-западной Азии, в Северо-восточной Евразии и в Юго-восточной Азии. Поскольку эти линии не являются монофилетической группой и на филогенетическом дереве разделены линиями желтоголовой, горной и белой трясогузок, оказалось целесообразным выделить их в отдельные виды. Парафилетическим также оказался вид М. citreola, западная и восточная линии которого заслуживают присвоения им видового статуса. На филогенетическом дереве северо-восточная линия желтой и восточная линия желтоголовой трясогузок являются сестринскими группами, также как и юго-восточная линия желтой и западная линия желтоголовой трясогузок. Западная линия желтой трясогузки оказалась значительно более удаленной от этих четырех линий, вместе образующих монофилетическую группу. Географическая структура распределения гаплотипов в каждой из пяти линий прослеживается слабо. Анализ "иерархических монофилетических групп" (Nested Clade Analysis) показал расширение ареала юго-восточной желтой трясогузки и ограниченный обмен генов с изоляцией расстоянием в популяциях северо-восточной линии желтой и восточной линии желтоголовой трясогузок (Pavlova et al., 2003).
С привлечением анализа мтДНК к решению микроэволюционных вопросов сильно продвинулось изучение гибридизации на основе выявления чужеродных митотипов у гибридизирующих видов. Для целого ряда европейских видов найдены гибридные зоны между расами и подвидами, простирающиеся через Центральную Европу с севера на юг и разделяющие их геномы на западную и восточную формы. Из млекопитающих это, например, две формы домовой мыши Mus domesticus и М. musculus (Dallas et al., 1995; Boursot et al., 1996), землеройки-бурозубки из группы видов Sorex araneus (Taberlet et al., 1994), европейский и белогрудый ежи Erinaceus europaeus и E. concolor (Santucci etal., 1998).
Один из удачных примеров такого рода исследований - изучение гибридизации между четырьмя видами сусликов Поволжья (Ермаков и др., 2002). Секвенирование и рестриктазный анализ контрольного региона мтДНК большого (Spermophilus major), желтого (S. fulvus), малого (S. pygmaeus) и крапчатого (S. suslicus) сусликов выявили у 43 % особей большого суслика чужеродные митотипы, специфичные для желтого и малого сусликов.
Быстрая дивергенция мтДНК ограничивает шкалу времени, в пределах которой она может дать полезную информацию на надвидовом уровне, особенно если речь идет о структуре контрольного региона.
Поэтому исследования, имеющие отношение к большим эволюционным промежуткам, предпочтительно проводить на более консервативных последовательностях.
Анализ ядерной ДНК (далее яДНК). Сравнительный анализ филогенетических возможностей ядерных и митохондриальных генов на уровне таксонов высокого ранга показал, что ядерные экзоны (кодирующие участки ядерных генов) более подходят для этих целей, чем гены мтДНК (Springer et al., 2001 в). Причем, это относится как к индивидуальным генам, так и к комбинированным последовательностям многих генов. В связи с меньшей скоростью замещения насыщение сайтов в яДНК происходит медленнее, чем в мтДНК. Различие между разными сайтами по скорости замен в ядерных генах также ниже, чем в митохондриальных, замены распределены равномернее, а вероятность повторных замещений в одном и том же сайте ниже. Предположение о том, что для достижения нужного уровня разрешения дифференциации ветвей на древе для яДНК требуется большая длина последовательности, чем для мтДНК (Arnason et al., 1999), не подтверждается (Springer et al., 2001).
Для исследования таксономических связей на уровне рода и вида более пригодны нуклеотидные последовательности, которые изменяются с большей скоростью. К ним относятся, например, интроны - некодирующие участки гена, которые вырезаются из матричной РНК в процессе сплайсинга. Несмотря на очевидные преимущества, ядерные последовательности реже используют в филогенетических исследованиях, чем митохондриальные, из-за трудностей связанных с их выделением из больших и сложных эукариотических геномов. Как правило, для разных видов изучены последовательности разных генов. Это делает межвидовые сравнения фактически невозможными.
Повторяющиеся последовательности. Существенно больший объем генома, по сравнению со структурными генами, приходится, по-видимому, на селективно нейтральные повторяющиеся последовательности -тандемные и диспергированные. К тандемным принадлежит сателлитная ДНК (далее, стДНК) которая составляет от 10 до 20 % генома млекопитающих. Степень повторяемости элементов может достигать более 106 копий на геном. Располагается стДНК в гетерохроматиновых участках центромер, т.е. в функционально неактивной области (Беридзе, 1982). Функции высокоповторяющейся ДНК дискуссионны, но основное положение о сателлитах как о «мусорной» или «эгоистической» части генома (Orgel, Crick, 1980) теперь поколеблено (Оловников, 1996; Dimitri, Junakovic, 1999). Их упорядоченная структура сохраняется благодаря концертной эволюции, под которой понимается способ эволюционирования тандемных последовательностей, определяемый взаимодействием различных механизмов молекулярного драйва: неравного кроссинговера, генной конверсии, транспозиции, репликационного проскальзывания и РНК-опосредованной передачи генетической информации (Dover, 1982; 1986). В результате амплификации отдельных элементов или блоков из нескольких элементов повторов и быстрого распространения мутаций по геному происходит гомогенизация семейств повторов. Поэтому стДНК - одна из наиболее динамичных частей генома. Это позволяет использовать стДНК при изучении взаимодействия на популяционном и внутрипопуляционном уровнях. Так, определение молекулярно-генетического статуса алеутских канадских казарок (Branta canadensis 1ец)с помощью анализа микросателлитных повторов TTUCG4. TTUCG5 и т.д., а также контрольного региона мтДНК позволило выяснить, что две популяции, гнездящиеся на двух островах, являются независимыми. В то же время генетически они оказались гораздо ближе друг к другу, чем к мелкому подвиду, гнездящемуся на материке, - В. с. minima. (Pierson et al., 2000)
Внутривидовое постоянство и таксономическая специфичность стДНК показана также на разных группах насекомоядных, парнокопытных (Банникова и др., 1995; 1996) и рукокрылых (Матвеев и др., 2000) методом таксонпринта (Федоров и др., 1992). В целом, наличие общих сателлитов у близких видов, видимо, распространенное явление, но большая скорость эволюции стДНК может приводить к так называемой «звездной» филогении (Bachmann et al., 1993). Подробное использование сателлитов в качестве эволюционных маркеров и многочисленные подробные примеры этих исследований по разным группам млекопитающих и других позвоночных изложены в обзоре Гречко (2002).
Для проведения полноценного генетического анализа ключевое значение имеет выбор метода этого анализа и подбор маркера с соответствующим «разрешением». СтДНК, как наиболее динамичная часть генома обладает слишком высокой разрешающей способностью и пригодна больше для выяснения внутри - и межпопуляционных взаимоотношений. Кодирующие части ядерных генов и митохондриальные гены обладают сравнительно низкой изменчивостью и подходят больше для систематических исследований в таксонах более высокого ранга.
Таким образом, три маркера представляются наиболее подходящими для изучения взаимодействия недавно дивергироваших популяций: анализ последовательности контрольного региона (D-петли) мтДНК, интронов яДНК и анализ частоты микросателлитных локусов яДНК. Два первых метода были использованы в нашей работе. Контрольный регион мтДНК достаточно изменчив для оценки различия между близкими популяциями и видами. Наследуемость мтДНК по материнской линии позволяет выявить направление скрещиваний. Интроны ядерных генов, как правило, обладают меньшей изменчивостью, чем контрольный регион мтДНК. Тем не менее, она достаточна для нахождения полиморфизмов и видоспецифических нуклеотидных замен у близких видов. Ядерная ДНК позволяет оценить текущее взаимодействие геномов популяций и, в сочетании с мтДНК оценить уровень интрогрессии чужеродных генов в фенотипических популяциях.
Места сбора материала
Исследования были проведены в зоне симпатрии большой и восточной синиц в Среднем Приамурье (рис.2). Исходя из географических представлений и истории заселения региона синицами, в нем можно выделить: 1. Западный склон Хинганского хребта (центральная часть зоны симпатрии: пп. Радде, Пашково, г. Облучье; сборы 1997. 1998. 2002. 2003. 2004 гг.); 2. Восточный склон Хинганского хребта (от пос. Известковый до пос. Биракан; 2003. 2004 гг.) 3. Расположенную к востоку от хребта Средне-Амурскую низменность (г. Биробиджан; 2003. 2004 гг.).
Во многих случаях мы объединяли синиц из двух восточных районов, так как выборка с восточного склона Хинганского хребта невелика, а доли особей с гибридным фенотипом в ней и в группе птиц, отловленных в Биробиджане, достоверно не отличались (р=0.5) и были значительно выше таковой для центральной части зоны симпатрии (р 0.01). Это нашло отражение на представленной в работе схеме зоны симпатрии (рис. 1), на которой, в отличие от районирования по Назаренко и др. (1999), участок к востоку от г. Облучье до пос. Бира объединен с восточной частью зоны симпатрии.
По мнению С. М. Смиренского (1986) большая синица (форма major) — недавний вселенец в Приамурье и появилась там с возникновением первых русских поселений, что подтверждается распределением птиц этой формы по биотопам. Во всем Приамурье большие синицы оседлы и строго связаны с жильем человека. В летнее время они заселяют территорию поселков и городов, а также прилежащие к ним участки пойменного леса. В зоне симпатрии с major форма minor в поселках и их непосредственных окрестностях встречается реже, чем синицы формы major, и заселяет по большей части естественные биотопы. Она охотно занимает пойменные леса, полосы разреженных мелколиственных и широколиственных лесов, в том числе и в окрестностях населенных пунктов (Керимов, Банин, 1983, Федоров и др., в печати). В то же время вне ареала формы major — в окрестностях Хабаровска (наши данные), в Южном Приморье (Панов, 1973), на Сахалине (Гизенко, 1955) и в других регионах, - синицы формы minor, как и major в Приамурье, охотно заселяют древесные насаждения внутри поселков и вокруг них. При этом minor и в зоне аллопатрии в значительной степени более пластична, чем major в Приамурье, и широко распространена в светлых лиственных лесах.
В период размножения территориальные отношения между самцами major и minor основаны на территориальности и практически не отличаются от взаимодействия конспецифичных особей. Особенности взаимного распределения синиц двух форм в местах плотного контакта объясняются тем, что у больших синиц, тяготеющих в течение зимы к населенным пунктам, раздел участков обитания стай на индивидуальные территории начинается задолго до весеннего прилета minor из Китая. К моменту появления последних, большинство синиц формы major уже разбиты на пары и держатся на территориях в пределах компактных поселений в населенных пунктах. Если группировка больших синиц достаточно многочисленна, то выбор благоприятных для гнездования мест ограничен и синицы формы minor могут закрепиться только на периферии подобных поселений (Керимов, Формозов, 1986).
Птиц отлавливали западком с манной синицей московкой (Parus ater) или большой синицей (P.major), а также паутинными сетями. В качестве пищевой приманки использовали мучных червей и семена подсолнуха. Для привлечения территориальных самцов использовали проигрывание песни major. Всех птиц после забора крови, промеров и кольцевания отпускали.
Кровь (10 - 20 jxl) из отрезанного когтя или подкрыльцовой вены собирали на фильтровальную бумагу. Метод сбора микропроб был избран не только для того, чтобы не наносить ущерб природным популяциям из этических соображений, но и для того, чтобы не вносить изъятиями птиц необратимых изменений в малочисленные «островные» популяции на периферии ареала, часто уникальные по сочетанию признаков. Описания отловленных птиц включали характеристику основных диагностических признаков форм большой синицы (Степанян, 1983): размеры крыла и цевки, распределение желтой окраски контурного оперения, форму и размер белого пятна на крайнем рулевом пере. Последний измеряли от вершины крайнего (первого) рулевого пера до точки пересечения белого поля со стержнем.
Основным признаком для разделения фенотипических групп служила липохромовая окраска вентральной стороны тела. По этому критерию все пойманные в зоне контакта особи были разделены на три группы (рис. 3): 1) фенотипические major — птицы со сплошной желтой окраской оперения по обе стороны от черной вентральной полосы, что свидетельствует о большом количестве липохрома в пере; 2) фенотипические minor - птицы, лишенные липохрома в оперении нижней стороны тела;
Размер выборок и соотношение разных фенотипических групп
Всего в зоне симпатрии было поймано 255 синиц. Среди них по признаку липохромовой окраски нижней стороны тела было выделено- Z03 фенотипических major (153 самца и 50 самок), 28 фенотипических minor (11 самцов и 17 самок) и 24 птицы с гибридным фенотипом (21 самец и 3 самки). Отлов в зоне симпатрии осуществлялся 1997. 1998 гг. Н.А. Формозовым, а с 2002 г. В.В. Федоровым в сотрудничестве с О.П. Вальчук, Н.А. Формозовым и Л.В. Капитоновой.
Количественное распределение выборок по зоне симпатрии было следующим: на западном склоне Хинганского хребта - 175 синиц (140 фенотипических major, 25 фенотипических minor и 10 птиц с гибридным фенотипом), на восточном склоне - 20 птиц (14 - major, 1 - minor и 5 синиц с гибридным фенотипом), в г. Биробиджан - 60 птиц (49 - major, 2 - minor и 9 гибридов). Помимо материала из зоны симпатрии, для молекулярно-биологического и фенотипического анализа были использованы выборки из аллопатричных популяций двух форм. Они включали 44 особи minor (36 - из долины реки Литовка Партизанского района Приморского края и 8 -из с. Бычиха в окрестностях г. Хабаровска; сборы О.П. Вальчук и Н.А. Формозова) и 47 major [22 - из Нидерландов (Heteren) и 25 - из Подмосковья (окрестности пп. Луцино, Салтыковка и Подрезково); сборы В.В. Федорова и А.Б. Керимова]. Кроме того, был сделан генетический анализ 9 фенотипических major из г. Чегдомына, расположенного в бассейне р.Буреи в 200 километрах к северу от общепринятой границы зоны симпатрии, а также 3 фенотипических major, отловленных в пос. Архара, к западу от центральной части зоны контакта. За исключением описания случая бипарентального наследования мтДНК, результаты анализа этих птиц не используется в работе
Из приведенных данных видно, что количество пойманных фенотипических major в 9 раз больше, чем minor. Небольшое число отловленных minor связано с различиями форм в предпочитаемых местах для гнездования. Синицы с фенотипом major, как правило, достаточно компактно гнездятся в населенных пунктах и вокруг них, что значительно упрощает их ловлю. Гнездовые участки minor обычно расположены разреженно по широколиственным лесам и поймам рек, что затрудняло их обнаружение. Кроме того, большинство minor откочевывает (мигрирует) на зиму на юг в Китай и лишь единичные особи остаются зимовать на левобережье Амура. Так, в центральной части зоны перекрывания ареалов, из 70 птиц, пойманных в зимний и ранне-весенний период, лишь две обладали фенотипом minor. В восточной части зоны симпатрии ловля синиц по техническим причинам осуществлялась только в центральной части города Биробиджан, в то время как minor, по данным местных орнитологов, обитают на окраине города. Таким образом, соотношение отловленных фенотипических групп отражает не численности реальных популяций, а неравноценность наших возможностей в отлове синиц разных форм. В связи с этим, относительное представительство промежуточных фенотипов мы оценивали, опираясь только на численность фенотипических major.
Половой состав популяций в центральной и восточной частях зоны перекрывания ареалов изменялся практически одинаково в течение нерепродуктивного периода. Как в восточной, так и в центральной части доля самок к весне резко снижалась (рис. 12; двусторонний t - тест, р 0.01). В то же время с наступлением гнездового периода число самок вновь возрастало (двусторонний t - тест, р 0.05).
Методы анализа ДНК. Контрольный регион митоходриалъной ДНК. Вслед за Л. Квист и др. (Kvist et al., 2003) мы использовали в качестве формоспецифичного генетического маркера контрольный регион митохондриальной ДНК (далее, С-регион мтДНК), используя нуклеотидные последовательности, опубликованные в GeneBank (www.ncbi.nlm.nih.gov). Нами была разработана методика, позволяющая проводить полимеразную цепную реакцию (далее, PCR) на минимальных количествах крови без предварительной очистки ДНК: кусочек фильтровальной бумаги с кровью (приблизительно, 1x1 мм) помещали в микропробирку для PCR с 14 ці деионизированной воды и кипятили на водяной бане 6 минут. Затем добавляли компоненты стандартной PCR-смеси и проводили амплификацию. При амплификации фрагментов С-региона мтДНК, как правило, применяли двухраундовую гнездовую ("nested") полимеразную цепную реакцию с парами внешних и внутренних праймеров, структуры которых приведены ниже. Полученные PCR фрагменты длиной 380 пар нуклеотидов (пн) для major и 377 пн для minor анализировали при помощи рестрикционных эндонуклеаз Нае III (GGACC) и Rsa I (GTAAC) (рис. 13; 14), позволявших суммарно тестировать 4 специфичные нуклеотидные замены, по которым различались мтДНК форм major и minor.
Интрон гена миоглобша. Для исследования ядерной ДНК (далее, яДНК) мы выбрали интрон 2 гена миоглобина. Его нуклеотидная последовательность была использована Г. Эриксоном (Ericson et ah, 2003) для построения филогении воробьиных. Подобрав праймеры по опубликованной в GeneBank NCBI (Acc.No.AY228310. www.ncbi.nlm.nih.gov) структуре данного интрона для major, мы смогли выделить и исследовать с помощью секвенирования эту последовательность для minor. Обнаружили, что она отличается от аналогичной структуры для major двумя нуклеотидными заменами (рис. 15). Одна из этих замен затрагивает участок узнавания рестрикционной эндонуклеазы Msp R9 I, что позволило нам использовать для ее масштабного тестирования простой рестрикционный анализ (рис. 16).
Генетическая характеристика разных фенотипических групп
Фенотипические major и minor. В центральной части зоны симпатрии доля чужеродного митотипа среди фенотипических minor (21.7%, п=23) более, чем трехкратно превышала таковую в группе фенотипических major (6.2%, п=128; двусторонний t - тест р 0.01). Практически так же по доле чужеродного митотипа различались выборки minor и major, составленные из ядерных гомозигот (21.7 %, п=23 - гомозиготные minor; 5.6% , п=161 -гомозиготные major; двусторонний t - тест рО.01). На уровне тенденции, доля чужеродных аллелей в центральной части зоны симпатрии у фенотипических minor была больше, чем у обитающих там же фенотипических major [minor: 21.7% (п=46 аллелей и 23 птицы); major: 8.9%, (п=258 аллелей и 129 птиц); р=0.06]. Доли чужеродных аллелей в фенотипических популяциях major и minor для всей зоны симпатрии достоверно не различались [major: 12.8% (п=406 аллелей и 203 птицы); minor: 20% (п=50 аллелей и 25 птиц); р=0.3]. Как во всей исследованной зоне перекрывания ареалов, так и в центральной ее части, фенотипические популяции major и minor достоверно не различались по количеству птиц -носителей гетероспецифичных аллелей (гетерозигот) [по всей зоне: major -22.6% (п=203) и minor - 24% (п=25), в центре: major - 14.7 % (n=129), minor - 26%) (п=23), р=0.2]. В то же время доля гомозигот по чужеродному варианту гена миоглобина в фенотипической популяции minor была выше (8%, n=25) таковой у фенотипических major (1.4%, п=203; двусторонний t -тест р 0.05).
Фенотипические гибриды. Генетический анализ синиц с промежуточным фенотипом показал, что 62% (п=24) из них были потомками major по материнской линии (т.е., они имели мтДНК major), а остальные потомками minor. Случаев бипарентального наследования мтДНК в этой группе не выявлено.
Анализ аллельных вариантов гена миоглобина в фенотипически гибридной группе выявил преобладание гетерозигот (66.7%, п=24), доля которых в три раза превосходила представительство синиц с гетероспецифичными аллелями среди фенотипических major и minor [%2=20.9. df=l; рО.001 для сравнения фенотипических major и гибридов; X =9.01. df=l; р 0. 01 для сравнения фенотипических minor и гибридов]. 20.8%) фенотипических гибридов являлись гомозиготными major, а 12.5% -гомозиготными minor.
Мы оценивали распределение линейных размеров тела и длины белого пятна на крайнем рулевом пере у синиц из зоны симпатрии, обладающих разными аллельными вариантами интрона гена миоглобина. Особи, обладавшие только аллелями major (далее, гомозиготные major), были крупнее по крылу (Mann-Whitney U Test, рО.001; рис. 18; 19) и цевке (Mann-Whitney U Test, p 0.001; рис. 20; 21), чем особи с аллелями minor (далее, гомозиготные minor). Гомозиготные major и minor достоверно различались по размеру белого пятна на крайнем рулевом пере (Mann-Whitney U Test р 0.001; рис. 22; 23). Гетерозиготы не отличались достоверно от major по всем трем признакам (рис. 18 - 23). Однако, у гетерозиготных самцов выявлена тенденция к уменьшению длины крыла по сравнению с гомозиготными самцами major (Mann-Whitney U Test, р=0.063). Сказанное выше находит отражение в соотношении разных фенотипических признаков у птиц, различавшихся по набору аллелей. Гомозиготные minor имели, как правило, большое пятно на рулевом пере и короткое крыло (рис. 24; 25), совпадая на графике с одноименной фенотипической группой minor. Гомозиготные major в большинстве своем характеризовались длинным крылом и маленьким пятном на руле, совпадая с одноименной фенотипической группой. В то же время гетерозиготы, в основном, имели такую же длину крыла и пятна, как и гомозиготные major, что наиболее отчетливо проявлялось у самок. Это соотношение по комплексу морфологических признаков между гомозиготами и гетерозиготами не менялось с запада на восток при том, что фенотипические major уменьшались в размерах к востоку (см. ниже).
Степень соответствия между аллельными вариантами гена миоглобина и фенотипом, выявленным по липохромовой окраске синиц в зоне симпатрии, отражена на рис. 26. Птицы, имевшие набор аллелей major, гораздо больше соответствовали по окраске контурного оперения одноименной фенотипической группе, чем гомозиготные minor. Доля особей с чужеродными фенотипическими чертами среди гомозиготных minor составила 26% (п=23), а среди гомозиготных major - 4,6% (п=153). Это различие в нарушении морфологической специфики гомозигот было статистически значимым ( % =10.95. df=l; рО.001). Группа птиц с мтДНК major достоверно отличалась по всем трем размерным признакам от птиц с мтДНК minor. У птиц с митотипом major крыло и цевка были длиннее (Mann-Whitney U Test, pO.01; рис. 27 - ЗО), a пятно на первом рулевом пере - меньше (Mann-Whitney U Test p 0.01; рис. 31; 32), чем у синиц с митотипом minor. В пределах выделенных нами фенотипических групп, особи, имевшие чужеродную мтДНК, как правило, сохраняли и другие морфологические черты, свойственные данному фенотипу (рис. 33; 34)
Фенотипическая структура популяций в зоне симпатрии
Как было показано, фенотипические черты популяций синиц, зимующих на российской территории Среднего Амура, меняются с запада на восток. Это проявляется как в увеличении встречаемости промежуточных фенотипов, так и в некотором нарушении морфологической специфики формы major на востоке зоны симпатрии, что выражено в меньшей сопряженности между признаками окраски оперения и размерами. Изменение вариации таких диагностических признаков как линейные размеры и орнаментация рулевых перьев в пределах зоны симпатрии может отражать характер взаимодействия форм major и minor. Уменьшение с запада на восток линейных размеров и увеличение белого пятна на первом рулевом пере у зимующих фенотипических major хорошо согласуется с представлением о более высоком уровне гибридизации двух форм в восточной части зоны симпатрии в сравнении с центральной (Назаренко и др., 1999). В ходе своей восточной экспансии вдоль Транссибирской железной дороги большие синицы заняли территории, которые форма minor уже давно освоила в качестве мест размножения.
Помимо высокого уровня гибридизации новый контакт форм сопровождается вытеснением minor из населенных пунктов, активно заселяемых синицами major. В то же время в западной части Хинганского хребта (в центре зоны симпатрии), где обе формы контактируют около ста лет, гибридизация между ними носит ограниченный характер и составляет около 10% смешанных пар от числа всех пар, сформированных при участии представителей формы major в качестве одного из брачных партнеров (Керимов, Формозов, 1986; Формозов и др., 1993; Керимов, Банин, 1983). С учетом довольно точной датировки освоения синицами major Среднего Приамурья данные по фенотипическим преобразованиям популяций major с запада на восток предполагают, что степень ограничения гибридизации напрямую связана с длительностью взаимодействия двух форм. С другой стороны, географические изменения в доле птиц с промежуточными признаками могут быть следствием различий в селективном прессе на гибридов в центральной и восточной частях зоны симпатрии. Как было показано, в популяции, зимующей к западу от Хинганского хребта, к весне исчезают особи с признаками minor. Подобная тенденция не выявлена на востоке зоны симпатрии. На западном склоне Хинганского хребта климатические условия более суровые, чем на восточном, а в Средне-Амурской низменности климат еще мягче, что в частности связано с отсутствием сильных ветров. По нашим наблюдениям и метеоданным в отдельные годы разница зимних температур между г. Облучье и г. Биробиджан составляет около 5 С. Мягкие погодные условия в сочетании с более высокой трофической емкостью местообитаний в Биробиджане (в городе преобладает малоэтажная застройка, и по сравнению с другими городами и поселками ЕАО много парковых территорий) должны снижать конкуренцию в зимующих популяциях и, соответственно, уменьшать элиминацию сравнительно некрупных особей, имеющих признаки minor. Выживая к весне и участвуя впоследствии в размножении, такие особи распространяют своё генетическое влияние на популяцию major.
Возможные причины различий уровня интрогрессии чужеродной мтДНК в популяциях Parus major и P. minor. Как было показано, доля инородных митотипов у синиц с фенотипом major составила около б % и оказалась несколько ниже ожидаемой, если учесть, что около 10% пар, образованных при участии синиц этой формы, были смешанными. В то же время более, чем у трети фенотипических minor, обнаружена митохондриальная ДНК major. Столь высокая доля инородных митотипов у фенотипических minor требует пересмотра прежних взглядов на механизмы поддержания специфики форм в этой зоне симпатрии. Согласно этим представлениям, основанным на наблюдениях 25- летней давности, различия в структуре территориальных связей больших и восточных синиц являются одним из главных факторов, ограничивающих гибридизацию в исследованной части зоны перекрывания.
В отличие от перелетных восточных синиц, заселяющих в период размножения широкий спектр местообитаний, компактные гнездовые поселения синиц формы major формируются исключительно в населенных пунктах и их окрестностях на основе раздела участков обитания зимующих группировок. Такие населенные пункты и являются основной ареной взаимодействия двух форм синиц, где прибывающим из Китая minor достаются, как правило, вакантные участки на периферии гнездового поселения большой синицы (территориальные отношения синиц двух форм построены как у конспецифичных особей). К этому моменту в популяциях оседлых major уже завершается процесс образования пар, а территории немногочисленных холостых самцов смещаются к периферии поселения. Наличие холостяков обусловлено, с одной стороны, неравным соотношением полов в зимующих группировках, а с другой - спорадичным характером распределения группировок большой синицы в районе исследований, затрудняющим свободный обмен между ними.
