В биологической науке известно явление криптических видов, которые внешне практически не отличаются друг от друга, но при генетическом анализе оказываются разными видами, неспособными к скрещиванию. Этот феномен нередко встречается среди мхов, насекомых и микроорганизмов, где внешних признаков для различения недостаточно. Однако, как показывает недавнее исследование, бывают и обратные случаи. Статья об этом была опубликована в международном бриологическом журнале Arctoa.
Во время экспедиции на северо-востоке Якутии, в бассейне реки Берелех, сотрудники Югорского государственного университета наткнулись на необычный вид печеночников. Это растение было передано специалистам Полярно-альпийского ботанического сада-института Кольского научного центра РАН для дальнейшего изучения. Печеночник рос среди сфагнума и других болотных растений в так называемых хасыреях — углублениях, образовавшихся в результате термокарстовых процессов, характерных для вечной мерзлоты.
Необычный вид не удалось отнести ни к одному из известных видов, и ему присвоили название Rudolgaeaaenigmatica — Рудольгея загадочная. Внешне этот новый вид сильно отличается от своего ближайшего родственника, Rudolgaea borealis (Рудольгея северная). У R. aenigmatica листья узкие, длина которых в два раза превышает ширину, с волнистыми и выпуклыми формами, глубокими вырезками и длинными зубцами у основания. У R. borealis же листья более широкие, плоские, с ровными краями и тупыми лопастями. Эти различия легко заметить даже под микроскопом.
Авторы исследования подчеркивают, что различия между этими видами очевидны и спутать их невозможно. Тем не менее, стандартный молекулярный анализ (ДНК-баркодирование) показал неожиданные результаты: генетические последовательности нового вида оказались идентичны маркерам Rudolgaea borealis. Для исключения возможных ошибок в методологии, исследователи провели масштабные дополнительные проверки, секвенируя семь маркеров ДНК (два ядерных и пять хлоропластных). Результат оставался прежним: полная идентичность.
Для более глубокого анализа на уровне всего генома был применен метод ISSR-анализ, который позволяет сканировать множество участков генома одновременно. Используя 11 различных праймеров, исследователи снова получили совпадающий состав полос (бэндов) для обоих видов. Более того, экологические условия обитания этих видов также оказались идентичными; оба вида растут в одних и тех же минеротрофных болотах Якутии. Исследователи дважды находили их в одном и том же растительном сообществе, а в одном случае — даже в одной моховой подушке.
Здесь возникает методический парадокс. Согласно современным концепциям интегративной таксономии, если две популяции сильно различаются внешне, то следует ожидать, что будут обнаружены либо генетические различия, либо будут зафиксированы различные экологические предпочтения. Однако в случае с рудольгеями наблюдается противоположная ситуация: с одной стороны, они имеют яркие морфологические различия и описаны как разные виды, а с другой — полностью идентичны генетически по всем проверенным маркерам и ISSR-анализу, а также занимают идентичные экологические ниши.
Авторы исследования отмечают, что столь яркие морфологические различия при отсутствии четкой молекулярной и экологической дифференциации описаны для печеночников впервые, и на данном этапе знаний объяснения этому не найдены. Хотя окончательного ответа пока нет, ученые обозначили вектор будущих исследований. Поскольку традиционные маркеры и ISSR-анализ не выявили различий, предполагается, что генетические различия могут быть обнаружены с помощью метода «супер-баркодинга» — сравнительного анализа полных хлоропластных или митохондриальных геномов. Однако на данный момент такой анализ затруднителен из-за недостатка доступного гербарного материала.
Вероятно, генетические различия между этими морфологически явно различными видами будут обнаружены в будущем, но в настоящее время исследователи не смогли выявить их имеющимися материалами и методами. Несмотря на достижения молекулярных методов, природа продолжает удивлять и не укладывается в строгие научные модели. Случай Rudolgaea aenigmatica подчеркивает важность комплексного анализа и использования более чувствительных методов генетических исследований.