Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Вопрос сетчатого видообразования был и остается чрезвычайно актуальным для понимания механизмов появления новых видов. Рептилии представляют собой особенный интерес, поскольку межвидовая гибридизация может приводить к появлению партеногенетических особей, способных к размножению без самцов. При этом, будучи близкими к своим родителям, они регулярно встречаются с родственными видами в местах вторичного перекрывания ареалов, где может происходить вторичная гибридизация и возникновение полиплоидных особей. Для работы мы выбрали несколько модельных групп, удобных для изучения предпосылок межвидовой гибридизации и ее последствий. В центре нашего исследования стоят скальные ящерицы из рода Darevskia, агамы бабочки из рода Leiolepis и гекконы из рода Ptyodactylus и змеи из рода Vipera (Pelias), где также встречаются гибридные популяции. В 2022 году мы впервые подробно описали мейотический кариотип обыкновенной гадюки Vipera berus, характеризующийся ярко выраженной бимодальностью (большая разница размеров макро- и микрохромосом). Мы разработали маркеры для определения гибридных особей и продолжаем работу по изучению особенностей кариотипов видов, имеющих гибридное происхождение. Центр биоразнообразия многовидовой группы скальных ящериц приходится на Кавказ, где встречается более 20 обоеполых видов и семь партеногенетических видов. Последние, как известно, имеют гибридное происхождение, поэтому описание ареалов и условий обитания родительских видов необходимо для понимания причин возникновения однополых видов. В этом году мы совершили экспедицию в северный и центральный Эльбурс на севере Ирана. В 2014 году отсюда было описано несколько новых видов скальных ящериц, относящихся к группам D. chlorogaster и D. defilippii (Ahmadzadeh et al., 2014). Однако до сих пор этот регион остается малоизученным, поэтому в 2022 году мы с иранскими коллегами предприняли попытку поиска однополых видов на территории Эльбурса. Экспедицию проводили в июле с тем расчетом, что если мы обнаружим однополых ящериц, то самки такого вида будут носить яйца, однако на них не будет следов от попыток спаривания с самцами. В 2022 году нам не удалось обнаружить партеногенетический вид, однако в северной части Эльбурса мы обнаружили скальную ящерицу, напоминающую по своей морфологии D. portschinskii, не известную из этого региона. Сейчас мы проводим молекулярно-генетический анализ для уточнения таксономического статуса обнаруженной формы. В предыдущих работах мы показали, что межвидовая гибридизация у ящериц происходит значительно реже, чем может показаться на первый взгляд: близкие виды скальных ящериц не скрещиваются между собой даже если сосуществуют вместе (Galoyan et al., 2019). Даже те из них, что когда-то дали начало партеногенетическим видам, не скрещиваются между собой в настоящее время: D. raddei не гибридизирует с D. portschinskii, хотя ранее эти два вида были родительскими для D. rostombekowi. Наши коллеги (Freitas et al., 2022) показали, что межвидовая гибридизация у скальных ящериц в прошлом была весьма редким событием. Тем не менее, если ящерицы разных видов попадают в условия депривации половых партнеров, например, в террариуме, то самцы спариваются с самками другого вида и в этом случае происходит преодоление поведенческой репродуктивной изоляции. В 2022 году в террариуме нам удалось получить гибридов между видами из разных филогенетических клад D. portshicnskii/D. raddei nairensis. Важно, что многие из гибридов погибли на ранних стадиях эмбриогенеза. Это свидетельствуют о том, что молекулярно-цитологические механизмы изоляции между изучаемыми видами работают не абсолютно. Мы предположили, что оледенения приводили не только к смещению ареалов, но и загоняли виды в субоптимальные условия, где самцы одного из видов испытывали недостаток самок своего вида, в результате чего у них смещался порог аттрактивности к самкам и они спаривались с самками другого вида (Arakelyan et al., 2022). Именно такой сценарий мог привести к возникновению партеногенетических самок. В дальнейшем они распространялись за пределы места происхождения, где встретились с обоеполыми видами. В настоящее время партеногенетические самки встречаются с самцами родительских видов, что приводит к появлению триплоидного потомства (Danielyan et al., 2008). Ранее мы обратили внимание на то, что в местах вторичного перекрывания ареалов очень мало самцов обоеполого вида, поэтому мы предположили, что у партеногенетических самок может происходить сегрегация геномов и они продуцируют нормальные гаплоидные гаметы, как это известно для съедобных лягушек из рода Pelophyllax (Dedukh, 2022). В 2022 году мы временно изъяли из природы партеногенетических самок Darevskia armeniaca, на теле которых были следы от спаривания с самцами родительского вида D. valentini и получили от них несколько десятков потомков. Однако среди них не обнаружено особей обоеполого родительского вида, а большая часть потомков были клонами своих партеногенетических матерей. Четыре потомка из одной кладки имели триплоидный кариотип, что подтверждает возможность возникновения полиплоидных особей в природе и требует дальнейших экспериментов по их гибридизации для понимания тех процессов, которые происходят в многовидовых сообществах скальных ящериц. Подсчет укусов на теле самок обоих видов показал, что самцы в условиях выбора предпочитают своих самок партеногенетическим, однако число следов от попыток спаривания с самцами на самках обоеполого вида в условиях сосуществования с партеногенетическими самками ниже, чем это же число при отсутствии самок однополого вида. Это свидетельствует о том, что партеногенетические самки интегрируются в социум родительского вида и частично заменяют самок обоеполого вида, оттягивая на себя внимание самцов. Они ничем не отличаются от самок обоеполого вида по реакциям на самцов и выступают в роли социальных и сексуальных партнеров. Мы полагаем, что это может приводит к снижению эффективности размножения обоеполого вида, что впоследствии должно приводить к частичному или полному замещению обоеполого вида партеногенетическим. Если это действительно так, то это интересный механизм конкурентного исключения, работающий в условиях синтопии однополых и обоеполых видов животных. Молекулярно-генетические данные однозначно свидетельствуют в пользу гибридного происхождения изучаемых партеногенетических видов рептилий. Тем не менее, до сих пор не было создано надежных и доступных маркеров, позволяющих идентифицировать родительские хромосомы в кариотипах однополых видов. В 2022 году мы завершили работу по сравнительному анализу данных секвенирования перицентромерной сателлитной ДНК для видов, вовлеченных в гибридизацию. Таким образом, разработан метод исследования гибридных кариотипов, который включет в себя микродиссекцию перицентромерных регионов хромосом, секвенирование, биоинформатический анализ, дизайн FISH-проб и цитогенетическое исследование метафазных хромосом.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В результате проделанной в 2023 году работы нам удалось разобраться в частных и общих вопросах сетчатой эволюции изучаемых нами групп рептилий. Наиболее важные результаты связаны с филогеографией в двух многовидовых комплексах рептилий: скальных ящериц из рода Darevskia в северной части Ирана агам-бабочек из рода Leiolepis, обитающих во Вьетнаме. В северном Иране нам удалось подтвердить существование выделенных в 2014 году нашими коллегами видов из комплексов D. chlorogaster и D. defilippii и уточнить их ареалы. Мы собрали и обработали обширные данные по этим видам и по D. raddei, что позволит в будущем выявить основные паттерны распространения и диверсификации в этом роде ящериц. К сожалению, попытка обнаружить партеногенетический вид на севере Ирана не увенчалась успехом, однако это позволяет задуматься о причинах многократного появления однополых видов скальных ящериц на Кавказе, сравнив биоклиматические модели распространения их в прошлом и в настоящем. В этом году мы обнаружили и доказали существование триплоидных гибридов между партеногенетическим видом D. dahli и самцами обоеполого вида D. portschinskii, о чем свидетельствуют метафазные препараты и размеры эритроцитов. Нахождение этой устойчивой популяции с многочисленными гибридами поможет нам разобраться в возможности реализации потока генов между обоеполыми и партеногенетчиескими видами. Однако отчасти нам на эту возможность намекает результат, полученный на агамах-бабочках во Вьетнаме, где был обнаружен самец обоеполого с морфологической точки зрения вида Leiolepis guttata из зоны синтопии с партеногенетическим видов L. guentherpetersi, однако обладающий плохо развитыми семенниками и имеющим гетерозиготный аллель по гену C-mos, что характерно для гибридного партеногенетического вида, но не для родительских обоеполых диплоидных видов. Проведя подробный анализ полученных в ходе экспедиции во Вьетнам сборов образцов тканей мы показали, что вид L. ngovantrii, традиционно считающийся партеногенетическим, скорее всего, таковым быть не может. В пользу этого свидетельствует то, что он обладает большим генетическим разнообразием, чем однополый вид L. guentherpetesi; тем, что он имеет диплоидный набор хромосом и тем, что нам удалось обнаружить несколько самцов (хотя причина смещения полового сооотношения в пользу самок остается загадкой). Биоклиматические карты, построенные на основании зарегистрированных нами в природе ящериц и полученные из общедоступных баз данных показали, что три вида: два родительских, L. reevesii и L. guttata хорошо расходятся по своим экологическим нишам, однако в зоне перекрывания их ареала, в условиях экологического субоптимума родительских видов, обитает гибридный партеногенетический вид L. guentherpetersi, занимающий специфическую и узкую экологическую нишу. Наибольший интерес с точки зрения изучения механизмов сетчатой эволюции представляют зоны перекрывания ареалов однополых и обоеполых видов этого рода. Одним из самых важных результатов работы этого года стала работа по выяснению механизмов восстановления плоидности у партеногенетических агам бабочек и скальных ящериц. Оказалось, что в обоих случаях этот процесс происходит благодаря премейотической эндодупликации. Нам удалось убедительно доказать это как на стадиях пахитены у взрослых самок, сравнив их с пахитенами самок обоеполых видов, так и на более ранних стадиях профазы мейоза I, взятых у молодых особей скальных ящериц и агам-бабочек. Таким образом, можно сказать, что премейотический эндомитоз к настоящему моменту становится основным способом восстановления плоидности у рептилий и возникал многократно в разных группах ящериц независимо. Немаловажным результатом в этом году стала проверка гипотезы Черной королевы, согласно которой партеногенетические виды хуже, чем обоеполые родственные виды противостоят паразитарной нагрузке. Проверив концентрацию гемагрегорин в крови у однополых и обоеполых ящериц в условиях синтопии в нескольких ландшафтах и на нескольких парах видов мы убедились, что однополые виды заражены сопоставимо или даже немного сильнее своих обоеполых родственников. Безусловно, нельзя сказать, что иммунная система однополых видов совсем не справляется с защитными функциями, делает она это несколько менее эффективно, чем у обоеполых видов. Проверка уровня гормонов в террариуме показал что имитация условий зимовки в целом позволяет запустить репродуктивный цикл у скальных ящериц: наблюдается закономерное изменение половых гормонов зимой с пиком весной и минимальным уровнем в конце лета, однако происходят они не настолько синхронно и четко, как в природе, где циклика выражена ярко и отчетливо. Случайным открытием для нас стал новый метод определения возраста у ящериц. В отличие от традиционного скелетохронологического метода, основанного на измерении числа линий склеивания в трубчатых костях фаланг пальцев, новый метод основан на подсчете кератиновых линий в когте на том же пальце, что позволяет верифицировать эти методы друг относительно друга.