Сравнительное исследование эволюционных историй букетов видов байкальских беспозвоночных

3.1.1 Актуальность проблемы Озеро Байкал среди крупнейших озер планеты занимает первое место практически по всем биологическим и физическим параметрам (Кожов, 1962; Тимошкин, 1995; Martens, 1997), как наиболее древнее по происхождению, наиболее глубокое около 1700 м, имеющее наибольший запас пресной воды 23 000 км, занимает второе место (31 500 км) среди пресноводных озер (32 600 км по площади после Танганьики. По различным источникам количество известных видов животных насчитывает от 2500 видов и подвидов, из которых 82% эндемики (Тимошкин, 1995), до 1825, из которых 54% эндемичные формы (Martens, 1997). С точки зрения видового разнообразия фауна Байкала прочно занимает первое место среди озер Земли, число видов животных может приблизится к 3500 (Тимошкин, 1995). Таким образом, ценность Байкала для эволюционных исследований несомненна. Объяснение механизмов, которые создали в относительно ограниченной экосистеме такое колоссальное разнообразие жизни важно не только для познания Байкала, но и для общей теории видообразовашы. За последнее десятилетие в филогенетических исследованиях широкое распространение получили методы молекулярной систематики, в частности сравнительный анализ гомологичных последовательностей ДНК. Одним из преимуществ этого подхода является теоретическая возможность временных оценок дивергенции различных таксонов на основе гипотезы молекулярных часов, а также соотнесение процессов видообразования с различными явлениями преобразования экосистемы. Зачастую молекулярно-филогенетический подход является единственно возможным способом, позволяющим разобраться в родственных связях таксонов. Наиболее интересными представляются исследования таких объектов как эндемичные «букеты видов», то есть монофилетичные группы близкородственных видов, дивергировавшие в рамках одной замкнутой экосистемы (Brooks, 1950). Букеты видов особенно часто обнаруживаются в древних пресноводных озерах, каким является Байкал. В отличие от других древних озер (Танганьика, Малави и др.), где молекулярно-филогенетические исследования, получившие мировую известность, проводились преимущественно для цихловых рыб, на Байкале проведены работы, посвященные вопросам молекулярной эволющ1и, коттоидных рыб (Slobodyanyuk et al., 1994), амфипод (Огарков и др., 1997; Sherbakov et al., 1998), моллюсков (Зубаков и др., 1997J, губок (Itskovich et al., 1998) и байкальских планарий (Kuznedelov Timoshkin, 1993). Несомненный интерес представляет изучение эволюционной истории байкальских олигохет. Байкальские малощетинковые черви уникальны тем, что обитают в грунте (до 20−25 см) и на них не действуют многие изолирующие факторы, существенные для других групп организмов. В рамках настоящей работы проведен сравнительный филогенетический анализ нескольких букетов видов амфипод, моллюсков и олигохет различающихся по своим экологическим характеристикам. Для этого анализа использовали один и тот же ген, кодирующий первую субъединицу митохондриальной цитохром оксидазы. В результате появилась возможность сравнительного анализа эволюционных историй этих групп, вносящих существенный вклад в современное биоразнообразие озера Байкал. ТТель и запачи исслегтования Целью настоящей работы явилось восстановление эволюционных историй некоторых букетов видов байкальских беспозвоночных амфипод, двух групп моллюсков и олигохет семейства Lumbriculidae с помощью сравнения нуклеотидных последовательностей, а также соотнесение основных эволюционных событий с историей байкальсой экосистемы. Для этого необходимо было решить следуюпще задачи: 1. Выбрать генетические маркеры, которые бы эволюционировали со скоростью, оптимальной для получения разрешенных филогении каждой группы организмов и позволяли бы сравнение эволюционных древ различных групп- 2. Получить продукты амплификации этих генов и определить их нуклеотидные последовательностиОхарактеризовать эволюцию генетических маркеров, определить наиболее подходящие модели молекулярной эволюции, пригодные для построения филогении- 4. Провести филогенетический анализ и исследовать полученные филогенетические гипотезы для определения их статистической достоверности- 5. Выбрать набры последовательностей, для которых соблюдается гипотеза молекулярных часов, определить, для каких типов замен она верна- 6. Подобрать наиболее подходящие калибровки для молекулярных часов и оценить время основных эволюционных событий в истории букетов видов- 7. Сопоставить датировки главных эволюционных событий с известными событиями истории Байкала. Научная новизна работы. Впервые для изучения эволюционных взаимоотношений амфипод Байкала использован молекулярно-филогенетический подход на основе сравнения нуклеотидных последовательностей митохондриальных генов. Более того, исследование, посвященное изучению эволюции mtCOHI гена (Огарков и др., 1997), было первой молекулярно-филогенетической работой по эволюции митохондриального гена не только для байкальских амфипод, но и для всей мировой амфиподной фауны. Впервые для оценки соотноше1ШЯ возраста байкальских амфипод и представителей мировой амфиподной фауны используются последовательности митохондриальных генов, считающихся наиболее перспективной моделью исходя из гипотезы «молекулярных часов» (Li, 1997). В настоящей работе впервые предпринята попытка молекулярнофилогенетической оценки характера и времени видовой радиации, которая привела к современному разнообразию люмбрикулид Байкала. Впервые амплифицированы и определены нуклеотидные последовательности фрагментов генов188 рРНК для 13 видов люмбрикулид и mtCOI для 26 видов байкальских люмбрикулид, а также mtCOI для 16 особей из двух популяций Rhynchelmis alyonae. Впервые предложены схемы филогенетических взаимоотношений внутри семейства Lumbriculidae, основанные на молекулярных данных. Уникальными для данной группы «мягких» организмов, не оставляющих палеонтологической летописи, являются временные оценки видообразования, полученные на основе гипотезы «молекулярных часов». На базе этих данных показана возможность связи эволюции люмбрикулид с конкретными геологическими событиями в истории Байкала. Рассмотрены возможные причины образования некоторых букетов видов, сделаны предположения относительно характера и механизмов адаптивной радиации групп видов исследованных олигохет. Впервые для изучения эволюционных взаимоотношений байкальских моллюсков использован молекулярно-филогенетический подход. Использованный в данной работе в качестве филогенетического маркера фрагмент гена СО I ранее не применялся в подобного рода исследованиях байкальских организмов. Впервые в явном виде предложена схема филогенетических взаимоотношений видов моллюсков семейства Baicaliidae (для семейства Benedictiidae такая схемы была построена ранее на основе анализа морфологических признаков). С помощью молекулярных часов выдвинуты независимые от полученных ранее палеонтологических оценок предположения о временной шкале видообразовательного процесса в обеих группах исследуемых моллюсков. На основании этого показана возможность связи их эволюции с конкретными геологическими и климатическими событиями в истории Байкала. Сделаны предположения относительно характера и механизмов адаптивной радиации букетов видов исследованных моллюсков. Практическая значимость Полнота информации о структуре и функциях компонентов биоценоза на всех уровнях его организации (от числа видов в их естественных морфологических вариациях до сведений об организации геномов и нуклеотидных последовательностях отдельных генов у организмов, образующих изучаемый биоценоз) имеет огромное практическое значение для мониторинга изучаемой экосистемы, прогнозирования путей ее развития, разработки подходов по снижению антропогенного воздействия и разумного использования её ресурсов. Научный подход к использованию природных ресурсов любой экосистемы в целом, и тем более такой относительно замкнутой экосистемы, как озеро Байкал, подразумевает прогнозирование её изменений в контексте исторического развития. Применение молекулярнобиологических подходов для изучения эволюции байкальских амфипод, как элемента фауны озера, соотнесение полученных результатов с известными геологическими событиями может пролить свет на многие вопросы в истории формирования биоразнообразия озера, а значит способствовать дальнейшему совершенствованию научного подхода к использованию природных ресурсов Байкальского региона. Полученная информация о структуре mtCOI гена байкальских амфипод может быть использована как один из методов мониторинга. В настоящее время ведется разработка подходов видовой идентификации трудно дифференцируемых амфипод Байкала (молодь, мелкие и переходные формы) с помощью методов молекулярного зондирования. На защиту выносятся следующие положения: 1. Возраст монофилетической клады, объединяющей большинство исследуемых видов эндемичных амфипод озера Байкал, оценивается не моложе, чем в 30−28 млн. лет, что соответствует достоверно известному возрасту Байкала как непрерывно существующему во времени водоему. 2. Время дивергенции представителей байкальского рода Micruropus и пресноводных гаммарид больше, чем время существования остальных исследованных байкальских амфипод и соответствует периоду 70−30 млн. лет, т. е. времени существования крупных, но не постоянных озер на территории современного Байкала и Прибайкалья. 3. Наиболее правдоподобная оценка времени начала дивергенции семейства Lumbriculidae в Байкале приходится на период около 28−30 млн. лет назад. Возраст наиболее молодой радиации, приведшей к образованию букета видов группы «Lamprodrilus», оценивается в 3.8 2.8 млн. лет.4. На основе анализа топологии полученных филогенетических древ, обнаружено, что в сем. Baicaliidae имело место взрывное видообразование. Виды внутри данного семейства формируют два основных кластера. Время существования общего предка современных байкалиид не превышает 3.5 миллионов лет. 5. Ускоренный кладогенез у субэндемичного рода Choanomphalus приходится на период 3.5 млн, лет до нашего времени. Единственный небайкальский предстаитель этого рода Ch. mongolicus, обитающий в оз. Хубсугул, произошел в Байкале и является членом байкальского букета видов хоаномфалов. Апробация работы и публикации: Материалы работы были представлены на Второй байкальской верещагинской конференции, Иркутск, 1995; Первом и третьем Международных симпозиумах Видообразование в древних озерах, Брюссель 1993 и Иркутск 2003; Международной конференции Baikal as World Natural Heritage Site: Results and Prospects of International Cooperation, Улан-Удэ, 1998; «Fourth European Crustacean Conference», Амстердам 2002. По материалам диссертации имеется 51 публикаций, включая 16 статей в рецензируемых журналах. Диссертация изложена на 219 страницах, содержит 34 рисунка и 11 таблиц. 4 Методы молекулярно-филогенетического анализа Основным инструментом молекулярно-филогенетического анализа является сравнение гомологичных генов или белков и, прежде всего, первичных нуклеотидных или аминокислотных последовательностей. Существует несколько причин того, что именно молекулярные данные являются более мощным инструментом для эволюционных исследований нежели сведения о морфологических или физиологических свойствах изучаемых организмов. Во-первых, в большинстве случаев, эволюционные изменения последовательностей ДНК или белков протекают более равномерно, чем изменения физиологических и морфологических признаков. Это позволяет получить более ясную картину взаимоотношений организмов за счет того, что степень их сходства в данном случае более четко отражает степень родства. Вовторых, филогенетические реконструкции на основе сравнения нуклеотидных или аминокислотных последовательностей базируются, как правило, на сотнях и тысячах признаках (нуклеотидных или аминокислотных остатков), в то время как в традиционной систематике, число используемых признаков редко превышает несколько десятков. В-третьих, молекулярные данные существенно легче чем морфологические могут быть подвергнуты количественной оценке. В настоящее время для этого разработан изощренный математический и статистический аппарат, позволяющий, помимо всего прочего, в какой-то степени избегать чрезмерного субъективизма исследователей при построении филогенетических схем. Одно из основных допущений молекулярной систематики состоит в том, что эволюция генов отражает эволюцию соответствующих организмов. Существует, однако, ряд обстоятельств по которым это предположение может нарушаться. Конечным продуктом молекулярно-филогенетического анализа является филогенетическое древо графическое представление эволюции гомологичных нуклеотидных или аминокислотных последовательностей, точ1си ветвления которого соответствуют моментам их дивергенции. В случае, когда филогенетическое древо реконструируется по гомологичным последовательностям одного гена оно может отличаться от древа видов по нескольким причинам. Во-первых, благодаря наличию внутривидового полиморфизма, дивергенция гомологичных последовательностей может предшествовать действительному расхождению видов, что приводит к завышению оценки длины ветвей (Nei, 1987). Во-вторых, порядок ветвления древа генов (т. е. его топология) может не соответствовать порядку ветвления соответствующих видов. Вероятность получения ошибочной топологии древа особенно велика в случаях взрывообразного видообразования, когда временные интервалы между дивергенцией отдельных видов относительно невелики (Pamilo Nei, 1988). Кроме этого, ошибочность филогении может быть обусловлена сравнением паралогичных генов, являюищхся неаллельными вариантами генов, возникших в результате дупликации предкового гена. Особенно сложно установить истинную картину филогенетических взаимоотношений в случае ретикулярной эволюции, приводящей к горизонтальному переносу генов (Li, 1997). Для разрешения перечисленных проблем рекомендуется исследовать несколько генетических локусов, эволюционирующих независимо друг от друга (Nei, 1987). Очень существенным является правильный выбор филогенетических маркеров: степень их вариабельности определяет «разрешающую способность» исследования (Swofford et al., 1996). Существует ряд статистических методов, позволяющих оценить степень достоверности топологии полученных филогенетических древ, что во многих случаях позволяет избежать слишком поспешных выводов. Кроме того, эволюционист далеко не всегда преследует целью установление точной последовательности дивергенции видов. Зачастую, не меньший интерес представляет общая оценка генетических дистанций между изучаемыми формами, определение характера и скорости их эволюционных преобразований. Одной из основных причин, обусловивших громадный рост исследований в области молекулярной эволюции вообще и молекулярной филогении в частности, явилось выдвижение гипотезы о существовании молекулярных часов эволюции (Zuckercandl Pauling, 1965). Согласно данной гипотезе, для любой макромолекулы (ДНК или белка) скорость накопления замен приблизительно постоянна во всех эволюционных линиях. Это предположение, первоначально возникшее как эмпирическое обобщение, позднее получило объяснение в рамках теории нейтральности молекулярной эволюции, предполагающей, что большинство изменений на молекулярном уровне определяется не отбором, а селективно нейтральными или почти нейтральными случайными процессами мутации и дрейфа генов (Kimura, 1968; Кимура, 1985). Важнейшее практическое приложение гипотезы молекулярных часов состоит в возможности получения временных оценок дивергенции организмов исходя из анализа молекулярных данных. Однако, с самого начала выдвижения этой гипотезы и по сей день продолжается активная дискуссия по поводу ее правомочности. Так, в качестве одной из крайностей, предполагается, что синонимичные замены накапливаются с равной скоростью у всех организмов (Ochman Wilson, 1987). Другие исследователи полностью отрицают даже приблизительное постоянство хода молекулярных часов (Goodman, 1981; Czelusniak et al, 1982). Вопрос о существовании молекулярных часов для некой совокупности организмов требует выяснения нескольких аспектов: имеется ли в виду сравнение гомологичных генов (ядерных или митохондриальных), идет ли речь о синонимичных или несинонимичных заменах, какова степень сходства изучаемых организмов (по эффективным размерам их популяций, по времени смены поколений, по уровню метаболизма и т. д.). Так, показано, что скорость накопления несинонимичных замен в различных генах может различаться во много раз (Li, 1997). Более того, в пределах одного гена скорости эволюционных изменений отдельных его участков различны в зависимости от важности их функциональной роли (Irwin et al, 1991; Cantatore et al., 1994). Для объяснения существования наблюдаемых отличий в скоростях эволюции гомологичных генов у различных организмов называются три основных причины. Во-первых, эффективность системы репарации ДНК может быть различна в разных генетических линиях. Эта гипотеза была предложена Бриттеном (Britten, 1986) на основе опытов с культурами клеток для объяснения различий в скорости накопления замен между приматами и грызунами. К сожалению, данные in vivo по этому вопросу отсутствуют. Во-вторых, гипотеза о влиянии времени смены поколений («generation-time effect») постулирует наличие более высоких скоростей эволюции у животных с более коротким циклом смены поколений (Laird et al, 1969). Следует, однако, отметить, что на динамику накопления мутаций большое влияние оказывает эффективный размер популяции. Как правило, крупные животные с длинным циклом воспроизводства имеют меньший эффективный размер популяции, нежели мелкие животные с коротким временем смены поколений, что может компенсировать различия в эволюционных скоростях (Кимура, 1985; Ohta, 1993). В-третьих, Мартин и Палумби (Martin Palumbi, 1993) обнаружили отрицательную корреляцию между размерами тела животных и скоростью накопления замен в некоторых ядерных и митохондриальных генах. Предполагается, что данная закономерность вызвана связью между размерами тела и уровнем метаболизма поскольку, чем выше уровень метаболизма, тем больше степень повреждения ДНК кислородными радикалами и, соответственно, выше вероятность возникновения мутаций. Данная гипотеза хорошо объясняет, в частности, сильные различия в скоростях эволюции митохондриальной ДНК гомои пойкилотермных животных. В целом, несмотря на существующие противоречия, гипотеза молекулярных часов принята многими эволюционистами и используется для оценки времен дивергенции различных таксонов (например, Cunningham et al, 1992; Lynch Jarrell, 1993; Adachi Hasegawa, 1995; Amason et al, 1996). Считается, что вероятность нахождения «локальных» молекулярных часов для отдельных групп организмов выше при использовании синонимичных замен в гомологичных генах и при сходстве физиологии и жизненных циклов этих организмов (Li, 1997). Для проверки предположения о существовании молекулярных часов разработано несколько статистических тестов. В наиболее простом случае проверяется, насколько отличается филогенетическое древо, построенные с допущением равномерности эволюции исследуемых последовательностей, от древа, полученного без такого допущения для того же набора последовательностей (Felsenstein, 1988). Тест на относительные скорости эволюции («relative rate test» Sarich Wilson, 1967) нацелен на проверку предположения о равенстве скоростей эволюции у двух родственных таксонов в сравнении с к. л. внешней группой. Подобный ему метод сравнения длин ветвей («branch-length test» Takezaki et al., 1995) выявляет отклонения длины отдельных ветвей от средней длины для всего древа. Среди множества возможных молекулярно-филогенетических маркеров одно из лидирующих мест, как по кругу решаемых задач, так и по объему проводимых исследований, принадлежит митохондриальной ДНК. Митохондриальный геном многоклеточных животных имеет размер 15 000−17 000 пар нуклеотидов, что составляет приблизительно 1/10 000 от наименьшего ядерного генома животных (Li, 1997). Поэтому, по сравнению с ядерным геномом, получить чистые препараты мтДНК достаточно просто. Митохондриальные гены, как правило, уникальны, редко перекрываются и не содержат интронов. Структура митохондриального генома довольно стабильна: 13 белок-кодирующих генов, 2 гена рРНК, 22 гена тРНК и контрольный регион, содержащий сайты инициации репликации и транскрипции. Наследование мтДНК осуществляется по материнской линии. Эволюционные изменения происходят без участия рекомбинации за счет кроссинговера, в основном, за счет точечных мутаций, инсерции и вставки сравнительно редки. Исследование эволюции митохондриальных генов млекопитающих выявило скорость накопления синонимичных замен порядка 5.7*10−8 замен на нуклеотидный сайт в год (Brown, 1982), что почти в 10 раз превьппает скорость «молчащей» эволюции в ядерных белок-кодирующих генах. Однако, в том, что касается накопления несинонимичных замен, действие отрицательного отбора проявляется с одинаковой силой и на митохондриальный и на ядерный геномы (Li, 1997). Калибровке хода молекулярных часов в митохондриальных генах различных организмов посвящено множество работ (Knowlton et al., 1993; Russo et al., 1995; Juan et al., 1996; Hoeh et al., 1996; Peek et al., 1997; Schubart et al., 1998 и др.). Довольно часто делаются попытки оценить скорость эволюции всей мтДНК. Такой подход вряд ли можно считать оправданным, поскольку при этом не учитывается различный вклад синонимичных и несинонимичных нуклеотидных замен, их дифференцированность на транзиции и трансверсии, которые имеют существенно различную динамику накопления (Nei, 1987). Наиболее точные и надежные оценки темпов эволюции мтДНК животных получены для гена Cyt В млекопитающих (Irwin et al., 1991) и брюхоногих моллюсков рода Nucella (Collins et al., 1996). В обоих исследованиях авторы имели довольно редкую возможность опираться на обширную, а в последнем случае, практически, полную палеонтологическую летопись изучаемых организмов. Дивергентные скорости накопления трансверсий в третьей позиции кодонов в гене CytB млекопитающих и моллюсков близко совпадают друг с другом (0.5% и 0.42% за млн. лет, соответственно). В обоих случаях обнаружено, что период линейного накопления трансверсий составляет не менее 60−80 млн. лет, в то время как в отношении транзиции эффект насыщения сказывается уже после 5 млн. лет. При этом, скорость накопления транзиции в третьем положении кодонов для моллюсков рода Nucella оценивается в 3−4% за млн. лет (Collins et al., 1996). В работе по млекопитающим (Irwin et al., 1991) явных оценок скорости накопления транзиций в 3-й позиции кодонов не дается, но, судя по приведенным графикам, она составляет около 3,75% за млн. лет, т. е. примерно ту же величину что и у моллюсков. Ген CytB наиболее часто использовался в качестве маркера в молекулярнофилогенетических исследованиях, в основном, благодаря тому, что подбор праимеров, обеспечивающих его амплификацию в ПЦР, не представлял сложности для большинства форм позвоночных животных. Проблема поиска универсальных праимеров для беспозвоночных животных долгое время служила сдерживающим фактором в широком применении молекулярнофилогенетического подхода в изучении их эволюции до тех пор, пока такие праймеры не были найдены для фрагмента гена СО I (Folmer et al., 1994). Ген СО I, кодирующий первую субъединицу цитохром С оксидазы, считается самым эволюционно консервативным во всем митохондриальном геноме (Минченко, Дударева, 1990; Clary, Wolstenholme, 1985; Valverde J. R. et al., 1994). Эта его особенность делает возможным изучение филогении очень далеких таксонов, в то же время, наблюдаемое количество синонимичных замен достаточно для проведения исследований и на межвидовом, и даже, на популяционном уровне (Folmer et al., 1994). Число эволюционных работ на беспозвоночных животных с использованием последовательностей гена СО I в последние годы стремительно возрастает (Knowlton et al., 1993; Juan et al., 1996; Hoeh et al., 1996; Peek et al., 1997; Black et al., 1997; Harasewych et al., 1997; Caterino Sperling, 1999). Следовательно, этот маркер можно рассматривать как наиболее перспективный для филогенетических исследований, поскольку потенциальных возможностей для сравнительного исследования его эволюции в разных группах беспозвоночных существенно больше, чем для других митохондриальных генов. 4.1.1 Методы филогенетической реконструкции на основе молекулярных данных Способы оценки генетических расстояний на основе данных о последовательностях ДНК Простейшее эволюционное событие в молекуле ДНК фиксация замены одного нуклеотида на другой занимает тысячи и миллионы лет и не может быть отслежено в течение жизни одного исследователя. Поэтому, для обнаружения таких событий используют попарное сравнение современных последовательностей ДНК происшедших от общей предковой молекулы. Таким образом, проблема количественной оценки различий между двумя нуклеотидными последовательностями является одной из важнейших при изучении молекулярной эволюции. Именно на этой основе делаются заключения о скоростях эволюции и временах дивергенции, во многих методах филогенетической реконструкции используется матрица генетических расстояний. Для описания процесса замены нуклеотидов предложено множество теоретических моделей, основное отличие которых между собой состоит в количестве учитываемых параметров, определяющих вероятность перехода от одного состояния нуклеотида к другому. Матрица переходных вероятностей, содержащая значения вероятности замены каждого из четырех нуклеотидов состоит из 16 элементов (4×4). Она должна отвечать следующим условиям: 1) все элементы матрицы имеют положительные значения и 2) их сумма в каждом ряду равна единице. Благодаря последнему условию, модель, описывающая процесс замены нуклеотидов может иметь не более 12 независимых параметров (Li, 1997): РА-*С PAG PAT Рс-А PG-«A РсА PcG РСТ PcG PG-M: 1 PGA PGC Рот РЛ-С PA—G РА-Т PG—T РсГ Рт—А Рт-С Рт—с РТА Рте Рте Первая и наиболее простая схема процесса нуклеотидных замен была предложена Джуксом и Кантором (Jukes Cantor, 1969). Она предполагает, что замена любого одного нуклеотида на другой равновероятна. Эта вероятность и является единственным учитываемым фактором, поэтому данную модель называют однопараметровой. Чтобы сделать ее более реалистичной, Кимура (Kimura, 1980) предложил двухпараметровую модель, предполагающую, что трансверсии и транзиции происходят с разной вероятностью. В дальнейшем были разработаны еще более сложные и общие модели на основе Марковских цепей, предполагающие наличие разных типов транзиции и трансверсий, различные равновесные частоты нуклеотидов и существование обратных замен (Lanave et al., 1984; Lockhart et al, 1994; Zharkikh, 1994 и др.). Наиболее простой путь оценки степени дивергенции двух последовательностей ДНК состоит в вычислении доли сайтов, по которым они различаются. Однако, полинуклеотиды состоят из оснований всего лишь четырех типов и, в процессе эволюции довольно часто происходят такие события как множественные, обратные и параллельные замены нуклеотидов, искажающее влияние которых необходимо учитывать при расчете истинных эволюционных дистанций. Именно в этом состоит смысл разработки различных моделей эволюции. Обычно, дистанцию между двумя последовательностями выражают через число нуклеотидных замен на сайт (К), а не через общее количество замен, что позволяет сравнивать последовательности разной длины. Значение К в общем случае находят с помощью формулы предложенной Таямой и Неем (Tajima Nei, 1984): K-bxn (l-) (1) где p вероятность того, что последовательности различаются по данному сайту в момент времени tbib и г?, 13 4 у2 я] {Чг равновесная частота /-Г0 нуклеотида), а й У Т J соотношение пар нуклеотидов и У между двумя гомологичными последовательностями ДНК). В соответствии со схемой эволюционного процесса по Джуксу и Кантору (Jukes Cantor, 1969) переменные в формуле (1) принимают следующие значения: р={-е-) (2) где е основание натурального логарифма, а вероятность замены одного нуклеотида другим, t время, прошедшее с момента дивергенции последовательностейqi ¼, отсюда Ы 31А. Таким образом, формула рассчета К по однопараметровой модели выглядит так: кЛыа-) (3) Использование других моделей делает вычисления более сложными. Может показаться, что, чем большее число параметров учитывается при расчете эволюционных дистанций, тем более реалистичным получается результат. Однако, на практике, это оказывается не всегда верным по двум причинам. Вопервых, помимо набора предположений, содержащихся в модели процесса замены нуклеотидов, дополнительные допущения содержит сам метод оценки генетических расстояний. И этих допущений тем больше, чем он сложнее. Следовательно, вероятность ошибок в вычислениях возрастает. Во-вторых, поскольку число сравниваемых нуклеотидов конечно, всегда есть вероятность получения ошибки выборки. Методы, которые учитывают большее число параметров, неизбежно приводят к получению оценок с большей дисперсией. Тем не менее, с увеличением длины сравниваемых последовательностей, выборочные эффекты теряют значимость. Исследования с использованием компьютерного моделирования (Tajima Nei, 1984; Zharkikh, 1994) показали, что при К равном или меньшем 0.5, с применением простых методов Джукса и Кантора или Таямы и Нея можно получить вполне точные оценки К. При большей величине дивергенции предпочтительнее использовать более изощренные подходы, типа 9параметровой модели (Lanave et al., 1984), При расчетах значения К для оценки эволюционных дистанций необходимо также учитывать функциональные и структурные особенности исследуемых нуклеотидных последовательностей. Зачастую, давление отбора накладывает ограничения на степень вариабельности отдельных участков ДНК в пределах одного гена (например, в шпилечных структурах в генах рРНК и т. п.). Неоднородность скоростей эволюции внутри гена может приводить к серьезному занижению оценок К. Для учета этого явления в формулы для вычисления К вводится поправка на гамма-распределение скорости нуклеотидных замен внутри последовательности ДНК (Li, 1997). При исследовании белок-кодирующих полинуклеотидов обычно отдельно учитываются синонимичные и несинонимичные замены (Comeron, 1995). Довольно часто, особенно для сильно дивергировавших последовательностей, при расчетах дистанций используются транслированные (либо полученные непосредственно) последовательности аминокислот. В этом случае, вычисления производятся на основе эмпирических матриц вероятности перехода от одной аминокислоты к другой, которые различны для ядерных и митохондриальных генов (Swofford et al., 1996) 4.1.2 Методы построения филогенетических схем Построение филогении, по сути, является процедурой оптимизации, с целью нахождения «наилучшей оценки» эволюционной истории. В принципе, можно предложить множество эволюционных сценариев, объясняющих, каким образом возникла современная структура макромолекул. Поэтому необходимо наличие некоего критерия для выбора одного или нескольких филогенетических древ из набора всех возможных. Методы филогенетической реконструкции решают эту задачу двумя способами: 1) определением последовательности шагов (алгоритма) для построения филогенетического древа и 2) определением критерия для сравнивания альтернативных древ друг с другом и выбора наилучшего из них. В чисто алгоритмических методах, процедуры построения филогенетического древа и выбора наилучшего из возможных объединены, поэтому полученная на выходе схема филогении всегда является единственно возможной. К их числу относится большинство дистантных метдов, таких как объединение ближайших соседей, и все формы попарного кластерного анализа (например, UPGMA). Второй класс методов предполагает проведение анализа в два этапа. В качестве первого, задается критерий оптимальности (формально представляющий собой некую объективную функцию) для оценки любого данного древа и сравнения альтернативных древ друг с другом. Вторым шагом является собственно вычисление значения объективной функции по определенному алгоритму и нахождение древ, имеющих наилучшие оценки в соответствии с выбранным критерием. При использовании критериев оптимальности для реконструкции филогении возможно получение нескольких различных равноценных древ. К числу методов подобного рода относятся методы максимальной экономии и наибольшего правдоподобия, из дистантных метод наименьших квадратов (Swofford et al., 1996). Дистантные методы Исходными данными для построения филогенетических древ при помощи дистантных методов служит матрица попарных генетических расстояний. В зависимости от модели эволюции, принимаемой при филогенетических реконструкциях, древа могут быть корневыми и бескорневыми. Отличие состоит в том, что в основе корневых схем лежит предположение о постоянстве скорости эволюции во всех филогенетических линиях. Такое древо имеет корень соответствующий гипотетической предковой форме или исходной точке дивергенции, а эволюционные расстояния от корня до каждой из концевых точек равны между собой. В филогенетических древах дистанция между каждой парой операциональных таксономических единиц (ОТЕ), складывается из суммы длин ветвей соединяющих эти ОТЕ. В методе наименьших квадратов (Fitch Margoliash, 1967; Cavalli-Sforza Edwards, 1967)., наиболее подходящим для исходной совокупности данных считается древо, в котором разница между расстояниями, ожидаемыми исходя из матрицы дистанций, и наблюдаемыми на древе длинами ветвей минимальна. В методах кластерного анализа, таких как UPGMA (невзвешенный метод попарных средних), применяется алгоритм последовательной кластеризации, согласно которому локальные топологические взаимоотношения ОТЕ вьшодятся из порядка снижения их сходства между собой и построение древа осуществляется пошагово. При этом предполагается, что зависимость между эволюционным расстоянием и временем дивергенции ОТЕ приблизительно линейная (Li, 1997), поэтому конечное филогенетическое древо всегда является корневым. При нарушении этого условия, UPGMA может давать ошибочный результат. Наиболее современным и мощным из дистантных методов построения филогении является метод объединения ближайших соседей (Saitou Nei, 1987). Суть его заключается в последовательном нахождении пар ОТЕ, соседствующих на древе, таким образом, чтобы минимизировать его общую длину. Построение начинается со звездообразного древа на котором ОТЕ не кластеризованы. Первый шаг состоит в отделении любых двух ОТЕ от всех остальных, существует Л (Л-1) варианта их выбора. На получившемся после этого древе есть только одна внутренняя ветвь, соединяющая узлы X и Y, где X общий узел для выбранной пары ОТЕ, а У общий узел для остальных ОТЕ. Сумма длин ветвей (S) этого древа на каждом шаге вычисляется по уравнению: где N число ОТЕ, d длины ветвей. Среди всех возможных пар ОТЕ выбирается та, объединение которой приводит к наименьшей сумме длин ветвей. Такая пара ОТЕ в дальнейшем рассматривается как одна ОТЕ, затем рассчитывается новая матрица дисташщй из арифметических средних расстояний между ОТЕ. Потом выбирается следующая пара ОТЕ, дающая наименьшую сумму длин ветвей древа. Эта процедура повторяется пока все N-3 внутренние ветви не будут найдены (Li, 1997). Метод максимальной экономии Принцип максимальной экономии (в философии он известен как «лезвие Оккама») утверждает, что наипростейшему объяснению совместимому с наблюдаемым набором данных должно отдаваться предпочтение перед более сложными объяснениями. Под «наипростейшим» здесь понимается объяснение, которое основано на наименьшем количестве предположений. В соответствие с ним, из всех возможных филогенетических древ выбирается то, которое предполагает наименьшее количество эволюционных событий (мутационных шагов). Концептуально данный подход направлен на реконструкцию эволюционных вз взаимоотношений по критерию родства, а не сходства, в отличие от, например, дистантных методов. Методологически это осуществляется путем использования непосредственно исходной комбинации признаков (в стучае нуклеотидных или белковых последовательностей одно положение считается одним независимо варьирующим признаком), причем только таких признаков, которые несут информацию об общности происхождения двух и более ОТЕ от предковой формы. Информативные признаки имеют различное количество мутационных шагов как минимум у двух древ с разной топологией. Древо, поддержанное наибольшим числом информативных признаков, считается наиболее экономным (Stewart, 1993). Самый серьезный недостаток данного подхода заключается в том, что он не учитывает неравномерности хода эволюции: компьютерное моделирование показало (Felsenstein, 1988), что если скорости накопления нуклеотидных замен в разных линиях отличаются более чем в два раза, максимально экономное древо скорее всего будет некорректным. Кроме того, следует отметить сильную чувствительность метода к гомоплазиям (параллельным и обратным заменам). Метод наибольшего правдоподобия широко используется в различных областях биологии как один из приемов статистической проверки гипотез. Способ определения топологии и длин ветвей филогенетических древ на основе такого подхода был впервые разработан в 1967 году (Cavalli-Sforza Edwards, 1967), однако, его широкое применение стало возможным только с развитием вычислительной техники. Метод наибольшего правдоподобия Метод наибольшего правдоподобия широко используется в различных областях биологии как один из приемов статистической проверки гипотез. Способ определения топологии и длин ветвей филогенетических древ на основе такого подхода был впервые разработан в 1967 году (Cavalli-Sforza Edwards, 1967), однако, его широкое применение стало возможным только с развитием вычислительной техники. Для применения подхода максимального правдоподобия должна быть задана конкретная вероятностная модель процесса замены нуклеотидов. Она может быть полностью определена, либо содержать ряд параметров, которые можно оценить непосредственно в ходе анализа, исходя из исходного набора данных. На основе заданной модели рассчитывается значение функции правдоподобия для конфигурации состояния признаков в исследуемых последовательностях для всех возможных древ из которых наилучшим считается древо с максимальным значение функции правдоподобия (Li, 1997). Данная задача может быть разбита на две части: определение топологии древа и оценка длин ветвей при условии данной топологии таким образом, чтобы функция правдоподобия имела максимальное значение. Поскольку число возможных топологий древа растет экспоненциально с увеличением количества анализируемых последовательностей, во всех методах реконструкции древ, в которых оптимизируется объективная функция, используются эвристические подходы для поиска наилучшей топологии. В частности, в последнее время широко применяются т. и. квартетные методы. Согласно одному из них (Strimmer, 1997) процедура построения древа выглядит следуюпщм образом: 1) создается набор наиболее правдоподобных древ для всех возможных для данной выборки сочетаний из 4 ОТЕ- 2) с помощью последовательного случайного добавления ОТЕ к первоначально заданному произвольному древу получают общее древо, позиция каждой новой ОТЕ на этом древе определяется с учетом топологии всех квартетных древ- 3) эту процедуру повторяют несколько раз и, таким образом, выявляют все возможные оптимальные и субоптимальные древа, на их основе выводится консенсусное древо, которое и является итоговым. Из всех методов филогенетической реконструкции метод наибольшего правдоподобия наиболее устойчив к исходному набору допущений относительно скорости и способов замены нуклеотидов. Его огромным преимуществом перед другими подходами является возможность учета самых разнообразных факторов эволюционного процесса. Применение метода наибольшего правдоподобия в филогенетических исследованиях не ограничивается собственно построением древ. В частности, упомянутый выше метод квартетов (Strimmer, 1997) позволяет оценивать степень достоверности топологии полученного древа. При построении итогового консенсусного древа по правилу большинства («majority rule») каждому кластеру соответствует определенное значение, которое тем выше, чем он устойчивее: узлы, которые имеет поддержку менее 50% не разрешаются в принципе. Кроме того, на основе этого же подхода разработан метод правдоподобного картирования («likelyhood mapping») для оценки мощности филогенетического сигнала в исходном наборе данных. Он базируется на анализе функции наибольшего правдоподобия у трех полностью разрешенных топологий принципиально возможных для четырех последовательностей. Графически три значения функции для каждого квартета представляются в виде одной точки внутри равнобердренного треугольника.

8 ВЫВОДЫ.

1. Возраст монофилетической клады, объединяющей большинство исследуемых видов эндемичных амфипод озера Байкал, оценивается не моложе, чем в 30−28 млн. лет, что соответствует достоверно известному возрасту Байкала как непрерывно существующему во времени водоему.

2. Время дивергенции представителей байкальского рода Micruropus и пресноводных гаммарид больше, чем время существования остальных исследованных байкальских амфипод и соответствует периоду 70−30 млн. лет, т. е. времени существования крупных, но не постоянных озер на территории современного Байкала и Прибайкалья.

3. Наиболее правдоподобная оценка времени начала дивергенции семейства Lumbriculidae в Байкале приходится на период около 28−30 млн. лет назад. Возраст наиболее молодой радиации, приведшей к образованию букета видов группы «Lamprodrilus», оценивается в 3.8 — 2.8 млн. лет.

4. При соотнесении полученных датировок с геологической историей Байкала обнаружено, что эволюция исследуемых видов могла быть связана с переломными этапами формирования озера. Возраст всей группы приходится на период активизации тектонических процессов в начальной фазе образования байкальского рифта на фоне резкого похолодания климата в конце эоценаначале олигоцена. Расхождение видов внутри группы «Lamprodrilus» совпадает по времени с усилением орогенных процессов.

5. На основе анализа топологии полученных филогенетических древ, обнаружено, что в сем. Baicaliidae имело место взрывное видообразование. Виды внутри данного семейства формируют два основных кластера, что, вероятно, отражает дивергенцию видов на начальных этапах эволюции по пищевому поведению, в свою очередь, связанному с различными субстарными предпочтениями.

6. Наиболее правдоподобная датировка начала дивергенции семейств Baicaliidae и Benedictiidae приходится на границу эоцена и олигоцена. Расхождение видов внутри обоих семейств произошло почти в одно и то же время не более 3.5 миллионов лет назад.

7. Ускоренный кладогенез у субэндемичного рода Choanomphalus приходится на период 3.5 млн. лет до нашего времени. Единственный небайкальский предстаитель этого рода Ch. mongolicus обитающий в оз. Хубсугул, произошел в Байкале и является членом байкальского букета видов хоаномфалов.

8. При сопоставлении полученных датировок с геоклиматической историей оз. Байкал обнаружено, что эволюция исследуемых животных могла быть связана с переломными этапами формирования озера. Животные, не покидающие дна в течение всего жизненного цикла, прошли этап ускоренной видовой радиации не ранее 3.5 миллионов лет назад.

7 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Результаты представленного исследования свидетельствуют, что генетические системы mtCOIII и mtCOI имеют достаточное количество информативных сайтов для решения филогенетических задач, касающихся эволюции байкальских букетов видов. В случае самой древней из исследованных групп — амфипод — количество нуклеотидных и аминокислотных замен не превышало критических значений, могущих повлечь искажение реально существующих филогенетических взаимоотношений. В тоже время синонимические замены, на которые приходится почти все разнообразие последовательностей у гастропод и люмбрикулид, обеспечивают достаточное разнообразие для получения разрешенных филогенетических схем.

Отсутствие полноценного разрешения во внутренних ветвях филогенетических древ, вероятно, свидетельствует о реально существующих взаимоотношениях между исследуемыми видами, т. е. об ускоренном, или даже «взрывообразном» характере кладогенеза на определенных этапах эволюции байкальских букетов видов.

В случае амфипод этот этап пришелся на начальный период формирования современной амфиподной фауны озера. В пользу этого предположения свидетельствует хорошее разрешение внутренних ветвей европейских и морских амфипод, которые имеют значительно большие генетические дистанции. В случае гастропод и олигохет этот этап, повидимому, наступил гораздо позже.

Для классификация гаммаридной фауны в целом и амфиподной фауны Байкала в частности характерны общие проблемы. Если принадлежность той или иной особи к таксонам низкого ранга (родам и видам) в большинстве случаев не вызывает сомнений, то филогенетические взаимоотношения таксонов более высоких рангов зачастую вызывает бурные дискуссии. Например, вопрос о принадлежности байкальских амфипод к одному или нескольким семействам до сих пор остается открытым (Камалтынов, 1992). С этой точки зрения результаты проделанной работы могут оказаться весьма полезными для разрешении вопросов систематики этой группы организмов.

Безусловно полученные данные охватывают далеко не полный список родов и видов, в работе исследовалось 38, видов принадлежащих 14 родам из 259 видов, объединённых в 46 родов, известных в Байкале (Камалтынов, 1992). Тем не менее они позволяют выявить ряд характерных черт эволюционной истории байкальских амфипод в целом.

Все полученные результаты о взаимоотношениях исследуемых видов можно разделить на три группы. Первая группа — филогенетические схемы, практически полностью совпадающие с существующими морфологическими классификациями. К этой группе можно отнести филогению родов Eulimnogamrnarus, Parapallasea, Paragarjajewia, Ommatogammarus, Corophiomorphus, Heterogammarus, к этой же группе можно отнести позицию финской P. quadrispinosa, которая, как и ожидалось (Barnard J.L., Barnarnard С.М., 1983; Вяйноля, Камалтынов, 1995), является выходцем из Байкала. Вторая группа — это ветви с неясным систематическим положением, в большинстве случаев на схемах они представлены единичными видами, относящимися к различным родам таким, как Boeckaxelia, Echiuropus, Plesiogammarus, Poekilogammarus, Macroperiopus. Третья группа видов наиболее интересна тем, что положение ветвей на филогенетических схемах вступают в противоречие с имеющейся классификацией.

Анализируя положение ветвей родов Acanthogammarus и Pallasea, можно сделать предположение о сборности двух этих родов. При этом каждый из этих родов распадается по меньшей мере на две дискретные группы.

Значительные генетические расстояния, которые на схемах выражаются в виде крайне протяженных терминальных ветвей, свидетельствуют о большом временном интервале, прошедшем со времени дивергенции сравниваемых таксонов. Генетически далекие виды такие, как P. cancellus, P. baikali имеют длины ветвей, сравнимые с средней длиной ветвей для всей клады байкальских амфипод. Исходя из предположения, что первоначальная дивергенция этой группы могла произойти на границе известного времени существования озера (30−28 млн. лет) или даже ранее, можно допустить, что данные виды являются реликтовыми, ведущими свою родословную непосредственно от общего предка монофилетической группы байкальских амфипод (клада «А» на рис. 14).

Вероятно, сходное происхождение имеют эволюционно далекие друг от друга представители рода Acanthogammarus, более того отдельные виды Acanthogammarus имеют сродство к некоторым представителям рода Pallasea, например A. victorii к P. grubei и P. quadrispinosa (рис. 13−14). Однако, это расположение нельзя назвать достоверным, поскольку при различных условиях филогенетических построений позиции этих ветвей меняются.

Не менее интересен вопрос о филогенетических взаимоотношениях рода Micruropus и пресноводных амфипод из рода Gammarus. Полученные результаты свидетельствуют близости двух этих родов, что подвергает сомнению гипотезу о байкальских амфиподах как монофилетической группы организмов (Камалтынов, 1992; 1995). В пользу полифилетического происхождения байкальской амфиподной фауны свидетельствуют и результаты исследования эволюции гена 18S РНК у этой группы организмов (Щербаков и др., 1998).

В современной классификации семейства Lumbriculidae имеется ряд спорных мест. Если определение принадлежности той или иной особи к таксонам низкого ранга (видам и подвидам) хотя и технически осложнено, тем не менее в большинстве случаев не вызывает особых сомнений, то филогенетические взаимоотношения таксонов на уровне более высоких рангов зачастую вызывают бурные дискуссии. Вопрос о таксономической значимости рода Teleuscolex, поставленный около 70-ти лет назад (Hrabe, 1931), до сих пор не находит однозначного решения. О правомерности выделения Agriodrilus vermivorus в отдельный род тоже давно высказываются сомнения (Cook, 1971). Грабье (Hrabe, 1982) первым усомнился в монофилетичности рода Rhynchelmis, определив новый род Pseudorhynchelmis для Rhynchelmis olchonensis. Валидность этого таксона была опровергнута (Giani and Martinez-Ansemil, 1984). Позиция данного вида, да и всей группы так называемой «мелких» Rhynchelmis, определена неоднозначно и до сих пор вызывает сомнение правомерность ее включения в род Rhynchelmis (Brinkhurst, 1989; Kaygorodova et al., 1997; Martin et al., 1998).

С этой точки зрения результаты проведенной работы могут оказаться полезными в решении вопросов систематики семейства Lumbriculidae.

К сожалению, полученные данные охватывают далеко не полный список видов, в работе исследовалось 25 из 58 известных байкальских видов (Snimschikova, 1994; Martin et al., 1998). Тем не менее, они позволяют выявить ряд характерных особенностей эволюционной истории байкальских люмбрикулид в целом.

Возраст исследуемой группы организмов сопоставим с геологическим возрастом озера Байкал, и составляет по нашим оценкам 28−30 млн. лет. Соотнесение полученной датировки с геоклиматическими событиями выявляет ряд возможных причин, вызвавших дивергенцию видов. Близко совпадает по времени максимум глобального похолодания, отмеченный 33.5 млн. лет назад (Meng & McKenna, 1998), который мог привести к массовым вымираниям теплолюбивых видов и последующему всплеску видообразования. Около 35 млн. лет назад происходит активизация тектонической деятельности, что соответствует началу собственно рифтовой стадии формирования байкальского разлома (Mats, 1993). Таким образом, на границе эоцена и олигоцена создались серьезные предпосылки для активизации видообразовательных процессов у люмбрикулид.

Возраст наиболее молодой радиации, приведшей к образованию целого букета видов группы «Lamprodrilus», оценивается в 3.8−2.8 млн. лет. Расхождение видов внутри этой группы совпадает по времени с началом особенно богатой различными геологическими, климатическими и экологическими изменениями необайкальской стадии формирования байкальского разлома.

Аналогичные взрывы видообразования наблюдаются приблизительно в то же самое время для других групп бентосных беспозвоночных — моллюсков семейства Baikaliidae (Зубаков et al, 1998) и субэндемичного рода Choanomphalus. С другой стороны, согласно имеющимся в настоящее время данным, организмы, обитающие в толще воды (рыбы, амфиподы) не подвергались столь значительным эволюционным преобразованиям в этот период (Огарков и др., 1997; Kirilchik & Slobodynyuk, 1997). Следовательно, вполне логично предположить, что причиной такого эволюционного «взрыва» бентосных организмов Байкала, в частности олигохет и моллюсков, послужили резкие преобразования поверхности дна. Наиболее вероятными представляются изменения рельефа дна и образование больших глубин (орографические процессы), а так же изменение режима осадконакопления, тоесть — пищевых потоков. Полученная схема событий отражает дивергенцию видов бентосных организмов на каких-то этапах эволюции по субстарным предпочтениям, напрямую связанным с различной пищевой зависимостью.

При сравнении эволюционных историй букетов видов, рассмотренных в настоящей работе, бросается в глаза то обстоятельство, что все группы, представители которых никогда в течение своего жизненного цикла на отрываются от субстрата, оказались молодыми относительно возраста крупного глубоководного озера, непрерывно существовавшего в пределах современного Байкала. Более того, как указывалось выше, в Танхойской свите обнаружены ископаемые остатки гастропод, которые конхиологически очень сходны с современными видами байкалиид, и которые были в то время весьма разнообразны. Тем не менее возраст общего предка современных байкалиид, оцененный по степени дивергенции нуклеотижных последовательностей митохондриальной ДНК не превышает 4 миллионов лет. У люмбрикулид обнаружены три клады, время расхождения которых сравнимо с возрастом Байкала, однако вспышка видовой радиации приходится примерно на тот же период, что и у байкалиид. Практически одновременно (судя по количеству накопившихся нуклеотидных заме) происходит ускоренная видовая радиация у хоаномфалов. В тоже время в эволюционной истории байкальских амфипод на том уровне, на котором она проанализирована в рамках настоящей работы, никаких ярких эволюционных событий, которые приходились бы на этот период, не наблюдается. Не искоючено, что это связано с недостаточной таксономической выборкой из этой исключительно разнообразной группы. Об этом косвенно может свидетельствовать и то необчное обстоятельство, что у них не удается обнаружить никаких свидетельств коэволюции с байкальскими коттидами, развившимися в течение последних двух миллионов лет, и являющимися для амфипод основными хицниками.

Для объяснения этой картины представляете явозможным предположить, что неблагоприятные периоды, наступавшие с высокой частотой в истории Байкала (Grachev et al, 1998) и приводившие к временному исчезновению пелагических диатомей, могли приводить к серъезным вымираниям малоподвижных групп животных, которые могли пережить эти периоды вблизи берега в местах достаточных для выживания потоков питательных веществ с берегов. Для подвижных организмов эти периоды протекали легче. Ускоренное видооьразование, наблюдающееся у этих групп, может быть связано с началом горообразовательных процессов, приведших к усилению сноса терригенного материала в Байкал. Несмотря на продолжающиеся периодические неблагоприятные перибды, повышенный поток пищи с берега создал условия для ускоренной радиации тех групп, которые легко дифференцируются по экологическим нишам.