Атлантическая и балтийская сельдь — типичные планктоноядные рыбы, играющие ключевую роль в экосистемах северной части Атлантического океана и Балтийского моря. В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications под руководством учёных из Уппсальского университета (Швеция), описывается эволюция генетически обособленной сельди, питающейся рыбой, в Балтийском море — молодом водоёме, существующем только с конца последнего ледникового периода.
Атлантическая и балтийская сельдь играют ключевую роль в экосистеме, выступая в качестве важнейшего связующего звена между производством планктона и другими организмами, такими как хищные рыбы, морские птицы, морские млекопитающие и люди. Предыдущие исследования, проведённые группой из Уппсалы, показали, что сельдь подразделяется на несколько экотипов, которые демонстрируют генетическую адаптацию, связанную, например, с климатическими условиями, солёностью и предпочтительным временем нереста.
Линней, основатель систематики и профессор в Уппсале в XVIII веке, определил балтийскую сельдь как подвид атлантической сельди, адаптированный к солоноватой воде Балтийского моря. Балтийская сельдь намного меньше и менее жирная, чем атлантическая.
Текущий проект был инициирован после того, как главный исследователь получил информацию от местного рыбака с побережья к северо-востоку от Уппсалы о том, что существует особый вид сельди, «которая всегда нерестится незадолго до середины лета и которая такая же крупная, как атлантическая сельдь». То есть намного крупнее обычной балтийской сельди, питающейся планктоном.
«Когда я узнал, что местные жители знают о популяции очень крупной балтийской сельди, которая из года в год нерестится в одном и том же месте, я решил взять образцы и изучить их генетическую структуру. Теперь мы знаем, что это генетически уникальная популяция, которая, должно быть, эволюционировала в Балтийском море на протяжении сотен, если не тысяч, лет», — говорит Лейф Андерссон, профессор кафедры медицинской биохимии и микробиологии Уппсальского университета, который руководил исследованием.
Исследователи провели тщательный анализ морфологии, особенностей роста, содержания жира и наличия загрязняющих веществ в окружающей среде. Поразительным открытием стало то, что у крупной сельди были повреждены жаберные тычинки. Балтийская сельдь, питающаяся планктоном, использует жаберные тычинки для просеивания планктона, в то время как наблюдаемые повреждения жабр у крупной сельди, вероятно, отражают переход на рыбный рацион, возможно, включающий обыкновенную колюшку, у которой есть острые шипы для защиты от хищников.
Ещё одним интересным открытием стало то, что у крупной сельди было значительно более высокое содержание жира и значительно более низкий уровень диоксина — проблемного хлорорганического загрязнителя в Балтийском море. Оба этих наблюдения и более высокая скорость роста согласуются с переходом на рыбный рацион. Относительно низкое содержание диоксина делает эту питающуюся рыбой балтийскую сельдь интересной для употребления в пищу человеком.
Две отдельные субпопуляции рыбоядной сельди
Обнаружив, что крупная сельдь, питающаяся рыбой, генетически уникальна, исследователи решили провести полногеномное секвенирование крупной сельди вместе с ранее собранной крупной сельдью из разных частей Балтийского моря. Содержимое желудков этой второй группы крупной сельди показало, что эти особи питались мелкой рыбой.
«Наш генетический анализ показывает, что в Балтийском море есть как минимум две отдельные субпопуляции сельди-рыбоеда: одна обитает к северу от Стокгольма, а другая — к югу от Стокгольма», — говорит Джейк Гудолл, исследователь из Уппсальского университета и первый автор публикации.
Один из интересных вопросов заключается в том, почему в Балтийском море эволюционировала сельдь-хищник, в то время как в Атлантическом океане такой сельди нет. Балтийское море — очень молодой водоём, который существует всего около 8000 лет, после окончания последнего ледникового периода. Лишь ограниченное число морских рыб смогло колонизировать солоноватое Балтийское море, где солёность составляет от 2 до 10 промилле по сравнению с примерно 35 промилле в Атлантическом океане.
«Мы предполагаем, что балтийская сельдь, питающаяся рыбой, эволюционировала из-за отсутствия конкуренции со стороны других хищных рыб, например, скумбрии и тунца, которые не встречаются там, где обитает сельдь, питающаяся рыбой. Таким образом, эта сельдь использует недостаточно используемый пищевой ресурс в Балтийском море», — говорит Андерссон.