Материалы по аллозимной и краниометрической дифференциации некоторых родов и видов крыс из Южного Вьетнама

Размещено на http://www.allbest.ru/

Материалы по аллозимной и краниометрической дифференциации некоторых родов и видов крыс (Mammalia: Murinae) из Южного Вьетнама

О.П. Лихнова

Рассмотрены различия между родами Niviventer (3 вида), Maxomys (2 вида), Berylmys (1 вид), Leopoldamys (1 вид), Rattus (2 вида) по 18 белковым локусам, между видами N. langbianis, N. tenaster, N. fulvescens по 27 белковым локусам. Уровень различий (Dnei) составляет: между родами -- 0,710-1,811; между видами Maxomys -- 0,513, между видами Rattus -- 0,200, между видами Niviventer -- 0,275-0,633 (наиболее обособлен N. langbianis). По аллозимным данным Maxomys сближается с Rattus. По черепам взрослые N. tenaster отличается от N. fulvescens короткими зарезцовыми отверстиями (не более 67% длины диастемы) и большими слуховыми барабанами (не менее 5,2 мм).

Contribution to allozyme and craniometric differentiation of some rat genera and species (Mammalia: Murinae) from Southern Vietnam

Genera Niviventer (3 species), Maxomys (2 species), Berylmys (1 species), Leopoldamys (1 species), Rattus (2 species) are compared by 18 protein loci, species N. langbianis, N. tenaster, N. fulvescens are compared by 27 protein loci. The differences (Dnei) are: among genera -- 0,710-1,811, among Maxomys species -- 0,513, among Rattus species -- 0,200, among Niviventer species -- 0,275-0,633 (N. langbianis is most distinct). By allozyme data, Maxomys is most close to Rattus. Adult skulls of N. tenaster differ from those of N. fulvescens by shorter incisive foramines (do not exceed 67 per cent of diastem length) and by larger tympanic bulae (longer then 5,2 mm)

Систематика крыс юга Вьетнама, близких к Rattus, весьма запутанна. В настоящее время здесь выделяется до 6-7 родов и около 20 видов этой группы (Соколов и др., 1986; Corbet, Hill, 1992). К числу наиболее проблемных относятся вопросы состава и диагностики многих видов из Rattus, Niviventer, таксономические границы и межродовые филогенетические связи близких к ним таксонов -- Maxomys, Leopoldamys, Berylmys (Musser, 1981; Corbet, Hill, 1992; Musser, Carleton, 1993; Павлинов и др., 1995). Большинство работ по ним выполнено в классическом морфологическом ключе; кроме того, анализировались цитогенетические различия (Yong, 1969; Raman, Sharma, 1977; Gadi, Sharma, 1983; Cao, Tran, 1984; Булатова и др., 1992). Исследования по биохимической и генетической дифференциации таксонов находятся в начальной стадии, работ в этой области считанное число (напр., Chan et al., 1979; Gemmeke, Niethammer, 1984; Chevret et al., 1998; Verneau et al., 1998).

В настоящем сообщении (см. также Likhnova et al., 1998) рассмотрены различия 5 родов мышиных из Южного Вьетнама -- Maxomys, Leopoldamys, Niviventer, Rattus, Berylmys по белковым локусам. Кроме того, представлены краниометрические диагностические признаки для двух близких видов р. Niviventer -- N. tenaster и N. fulvescens.

Материал и методы

Исследован материал, собранный в двух точках (Phi Lieng и Cong Troi) южновьетнамской провинции Ламдонг в декабре 1996 года в следующем количестве: Niviventer tenaster (Cong Troi -- 22 экз.), N. fulvescens (Cong Troi -- 2 экз., Phi Lieng -- 9 экз.), N. langbianis (Phi Lieng -- 1 экз.), Maxomys surifer (Phi Lieng -- 2 экз.), M. moi (Cong Troi -- 1 экз.), Berylmys bowersi (Cong Troi -- 6 экз.), Leopoldamys cf. edwardsi (Cong Troi -- 1 экз.), Rattus koratensis (Phi Lieng -- 1 экз.), R. exulans (Phi Lieng -- 1 экз.).

Для всех исследованных родов проанализировано 18 белковых локусов, для видов рода Niviventer исследовано 27 локусов. Электрофорез белков был проведен в вертикальном блоке полиакриламидного геля и горизонтальном блоке крахмального геля. Для разделения белков были использованы следующие буферные системы: трис-борат-ЭДТА рН 8,3 в полиакриламидном геле для креатинкиназы почек (Ck-1, Ck-2), диафоразы почек (Dia-1, Dia-2), гемоглобина (Hbb), лактатдегидрогеназы почек (Ldh-1, Ldh-2), регулятора лактатдегидрогеназы эритроцитов (Ldr), малик-фермента почек (Мe), нуклеозидфосфорилазы эритроцитов (Np), 6-фосфоглюконатдегидрогеназы почек (6Pgd); трис-глицин pH 8,9 в полиакриламидном геле (Davis, 1964) для разделения эстераз эритроцитов (Es-1), эстераз почек (Es-2, Es-3, Es-4), малатдегидрогеназы почек (Mdh-1), общего белка почек (Gp) и эритроцитов (Gp-1, Gp-2); фосфат-цитpат pН 5,9 в кpахмальном геле для разделения глутаматоксалацетаттрансаминазы почек (Got-1, Got-2), изоцитратдегидрогеназы почек (Idh-1), супероксиддисмутазы почек (Sod-1, Sod-2); трис-глицин рН 9,0 в крахмальном геле (гелевый буфер - 60мM трис, электродный - 80мM трис) для разделения глюкозофосфатизомеразы почек (Gpi), глицерол-3-фосфатдегидрогеназы почек (Gpd), фосфоглюкомутазы почек (Pgm), сорбитолдегидрогеназы почек (Sdh). Ферменты выявляли в геле гистохимически по стандартным методикам (Harris, Hopkinson, 1978), общий белок -- при окраске геля Serva Blau G в 7%-ом растворе уксусной кислоты.

Для количественной оценки краниологических различий видов Niviventer использовали экземпляры, предварительно идентифицированные по аллозимным данным. Выборка включала 18 экз. N. tenaster и 9 экз. N. fulvescens. Самцов и самок рассматривали совместно (возможные половые различия не учитывали), по характеру развития скульптуры черепа и стертости зубов выделены две возрастные группы (взрослые и полувзрослые). Виды сравнивали по следующим черепным показателям: 1- длина диастемы, 2- длина зарезцовых отверстий, 3- длина верхнего зубного ряда, 4- расстояние между задним краем зарезцовых отверстий и передним краем верхнего зубного ряда, 5- длина слухового барабана (без мастоидной части), 6- отношение длины зарезцовых отверстий к длине диастемы, 7- отношение длины зарезцовых отверстий к длине диастемы, 8- отношение длины слухового барабана к длине верхнего зубного ряда.

Значения взвешенной генетической дистанции Неи (Dnei) и модифицированной дистанции Роджерса (Dr) между видами просчитаны с использованием программы BIOSYS. В этой же программе на основании матрицы дистанций Роджерса построено Вагнерово дерево для графического представления различий между таксонами по частотам аллелей. Краниологические различия исследованы с помощью дисперсионного и дискриминантного анализа, использован пакет статистических программ Statistica for Windows (версия 6.0). На первом шаге сравнивали только черепа взрослых животных ("обучающая выборка"), затем в анализ вводили данные по молодым животным и проверяли надежность выявленных различий на всей выборке.

Результаты и обсуждение

Оценка электрофоретических данных. Из 18 белковых локусов, исследованных для 5 родов, 2 (Ck-1, Got-2) оказались мономорфными. Для рода Niviventer из 27 локусов мономорфными, в добавление к 2 указанным, оказались еще 4 (Ck-2, Got-1, Sod-1, Sod-2). Частоты аллелей полиморфных локусов представлены в таблице 1, матрица генетических дистанций -- в таблице 2.

Различия между исследованными родами весьма существенны: отношение диагностических локусов к общему количеству исследованных локусов при попарном сравнении изменяется в пределах от 50% до 80%. Значения дистанции Неи Dnei по 18 локусам между Niviventer, Maxomys, Berylmys, Leopoldamys, Rattus составляют 0,710-1,688. Масштаб этих различий вполне сопоставим с теми, которые показаны для многих родов позвоночных животных (см. Avise, Aquardo, 1982). Т.о., полученные нами результаты подтверждают родовой статус названных таксонов и сборный характер "Rattus" в его широкой классической трактовке (см. Соколов, 1977).

Структура дендрограммы (рис. 1) позволяет говорить о разделении исследованных родов на 2 группы: Niviventer--Leopoldamys--Berylmys и Rattus--Maxomys. Наиболее обоснованным можно считать вывод о близости Maxomys и Rattus: лишь в этих 2-х родах (из числа изученных нами) в локусе Ldh-1 обнаружен аллель d; у обоих видов Rattus и у M. surifer в локусе Me присутствует аллель c; в локусе Ck-2 аллель c обнаружен у обоих видов Rattus и M. moi. Другие группировки нельзя считать вполне надежными по двум причинам. Во-первых, при таком достаточно высоком уровне различий дистанция Неи дает смещенную оценку дивергенции (Лихнова, Лебедев, 1995). Во-вторых, незначительный объем выборок не позволяет судить о всем возможном спектре аллелей.

Противоречивость ранее выдвигавшихся предположений о межродовых связях нашими материалами едва ли снимается. Генетические данные Верно и др. (Verneau et al., 1998) согласуются с нашими в отношении близости Nivivener с Leopoldamys. Но в других публикациях, основанных на цитогенетических и отчасти биохимических показателях, Leopoldamys чаще сближают с Maxomys (Chan et al., 1979; Raman, Sharma, 1977; Chan et al., 1979) или с Rattus (Cao, Tran, 1984; Булатова и др., 1992), что явно противоречит нашим результатам. Не согласуется с ними и сближение Maxomys с Niviventer на основании морфологических признаков (Musser, Newcomb, 1983). Авторы ряда работ при использовании биохимических признаков группируют Rattus c Berylmys, а род Maxomys считают обособленным (Raman, Sharma, 1977; Gemmeke, Niethammer, 1984; Chevret et al., 1998).

Одна из причин столь значительного разногласия в оценках близости родов состоит в том, что они основаны на разных признаках -- морфологических, цитогенетических, биохимических. К сожалению, все эти оценки по сути являются фенетическими, поскольку получены без различения синапоморфного и симплезиоморфного сходства. На этом основании мы считаем преждевременным сколько-нибудь детальное обсуждение филогенетических отношений между родами. Необходимо не только накопление новых данных, но и более корректное использование современных методов филогенетических реконструкций при их интепретации.

В отношении межвидовых сравнений получены следующие результаты. Значение генетической дистанции между Maxomys surifer и M. moi (Dnei=0,513) свидетельствует о значительной дифференциации этих видов. Различия между двумя видами Rattus меньше (Dnei=0,200). В роде Niviventer из числа исследованных нами (по 27 локусам) видов наиболее обособлен N. langbianis (Dnei=0,625-0,563), различия между N. fulvescens и N. tenaster заметно меньше (Dnei=0,269). Примечательно, что генетическая дистанция между N. langbianis и двумя другими видами сравнима со средними значениями, рассчитанными для некоторых "хороших" родов грызунов (Avise, Aquadro, 1982), так что положение этого вида в системе Niviventer требует более тщательного изучения.

Оценка краниометрических данных. В данном случае конечной задачей было выявление краниологических различий между N. tenaster и N. fulvescens в выборке, включающей разновозрастных особей. Для этого мы сначала рассмотрели влияние возраста на изменчивость исследуемых признаков черепа. Двухфакторный иерархический (фактор возраста рассматривался включенным в фактор видовой принадлежности) дисперсионный анализ показал следующее. Значимую зависимость от обоих факторов обнаружили длина диастемы и длина зубного ряда. Только от возраста зависит абсолютная длина зарезцовых отверстий. Следовательно, при различении видов эти две группы признаков не следует принимать во внимание. Наконец, только от видовой принадлежности зависят длина (абсолютная и относительная) слухового барабана, расстояние между задним краем зарезцовых отверстий и передним краем зубного ряда, а также относительная длина зарезцовых отверстий. Эти последние показатели, очевидно, и должны в первую очередь приниматься в расчет при идентификации двух рассматриваемых видов Niviventer.

Дискриминантный анализ показал следующее (рис. 2). При объединении всех возрастных групп виды распределяются без перекрывания (рис. 2а), с разделяющей их единственной канонической переменной более всего скоррелированы те же показатели, которые выявлены с помощью дисперсионного анализа, абсолютная длина слухового барабана, расстояние между задним краем зарезцовых отверстий и передним краем зубного ряда, относительная длина зарезцовых отверстий. При раздельном рассмотрении взрослых и полувзрослых особей все четыре совокупности разделяются очень четко (рис. 2б), хотя различия между взрослыми больше, чем между полувзрослыми: дистанции Махаланобиса составляют 31,8 и 30,2, соответственно. Из этого ясно, что на юге Вьетнама видовую принадлежность этих крыс можно надежно идентифицировать по черепам как взрослых, так и полувзрослых особей.

На основании полученных результатов можно составить следующую количественную характеристику двух видов Niviventer по краниологическим признакам. В целом, N.tenaster характеризуется более крупными слуховыми барабанами и укороченной диастемой, особенно зарезцовыми отверстиями; соответственно, у N.fulvescens слуховые барабаны короче, а диастема и зарезцовые отверстия длиннее. В цифровом выражении это выглядит следующим образом. У взрослых экземпляров первого вида длина слухового барабана составляет не менее 5,2 мм (не менее 85% длины зубного ряда), у второго не более 5,2 мм и 85%, соответственно. Также у взрослых экземпляров N.tenaster длина зарезцовых отверстий составляют не более 67% длины диастемы, они не достигают переднего края М1 на 0,3-0,5 мм, у N.fulvescens не менее 67% длины диастемы, достигают переднего края зубных рядов или заходят между ними на расстояние до 0,3 мм. Различия между полувзрослыми экземплярами наиболее резкие по длине того же слухового барабана (у N.tenaster более, у N. fulvescens менее 4,8 мм) и диастемы (у N.tenaster более, у N.fulvescens менее 7,9 мм). Следует, впрочем, отметить, что наш материал собран на небольшой территории и потому не позволяет без дополнительных исследований гарантированно экстраполировать полученные результаты на другие области совместного обитания двух этих видов.

Благодарности

Авторы признательны Г.Г.Массеру (Американский музей естественной истории, Нью-Йорк) за содействие в идентификации некоторых экземпляров, использованных в настоящей работе.

электрофорез белок полиакриламидный гель

Список литературы

1. Булатова Н.Ш., Орлов В.Н., Као В.Ш., 1992. Кариотипы крыс Вьетнама // Зоологические исследования во Вьетнаме. М.: Наука. С. 55-81.

2. Лихнова О.П., Лебедев В.С., 1995. Основные подходы к анализу аллозимных данных для филогенетических реконструкций // Журн. общей биол. Т. 56. № 6. С. 700-722.

3. Павлинов И.Я., Яхонтов Е.Л., Агаджанян А.К., 1995. Млекопитающие Евразии. I. Rodentia. М.: изд. МГУ. 240 с.

4. Соколов В.Е., 1977. Систематика млекопитающих. Отряды: зайцеобразных, грызунов. М.: Высшая школа. 494 с.

5. Соколов В.Е., Кузнецов Г.В., Данг Зуй Хунь, Као Ван Шунг, Фам Чонг Ань, 1986. Таксономический список видов млекопитающих фауны Вьетнама // Фауна и экология млекопитающих и птиц Вьетнама. М.: Наука. С. 5-14.

6. Avise J.C., Aquadro C.F., 1982. A comparative summary of genetic distances in the vertebrates // Evol. biol. V. 15. P. 151-159.

7. Cao V.S., Tran V.M., 1984. Karyotypes et systematique des rats (genre Rattus Fischer) du Vietnam // Mammalia. T. 48. № 4. P. 557-564.

8. Chan K.L., Dhaliwal S.S., Young H.S., 1979. Protein variation and systematics of three subgenera of Malayan rats (Rodentia: Muridae, genus Rattus Fischer) // Comp. Biochem. V. 648. P. 329-337.

9. Chevret P., Catzevlis F., Furano A.V., Verneau O., 1998. Comparison of the evolutionary relationships between South-East Asian rats (Rodentia: Murinae) as deduced from four molecular studies // Abstr. Euro-Amer. Mammal Congr, Santiago de Compostela, Spain. P. 18.

10. Corbet G.B., Hill J.E., 1992. The mammals of the Indomalayan region: a systematic review. Oxford: Oxford Univ. Press. 488 p

11. Davis D.J., 1964. Disc-electrophoresis. II. Method and application to human serum protein // Ann. N.Y. Acad. Sci., V. 121. P. 404-408.

12. Gadi I.K., Sharma T., 1983. Cytogenetic relationships in Rattus, Cremnomys, Millardia, Nesokia and Bandicuta (Rodentia: Muridae) // Genetica, V. 61. P. 21-40.

13. Gemmeke H., Niethammer J., 1984. Zur taxonomie der gattung Rattus (Rodentia, Muridae) // Z. Saugetierk. Bd. 49. S. 104-116.

14. Harris H., Hopkinson D.A., 1978. Handbook of enzyme electrophoresis in human genetics. Amsterdam: North-Holland. Publ. Co.

15. Likhnova O.P., Musser G.G., Kuznetsov G.V., Pavlinov I.J. 1998. Preliminary results of allozymic and cranial analyses of Niviventer (Rodentia: Muridae) from southern Vietnam // Abstr. Euro-Amer. Mammal Congr, Santiago de Compostela, Spain. P. 356.

16. Musser G.G., 1981. Results of Archbold expeditions. № 105. Notes on systematics of Indo-Malayan murid rodents, and descriptions of new genera and species from Ceylon, Sulawesi, and the Philippines // Bull. Amer. Mus. Nat. Hist. V. 168. Art. 3. P. 229-334.

17. Musser G.G., Carleton M.D., 1993. Family Muridae // Wilson D.E., Reeder D.M. (eds). Mammal species of the World. A taxonomic and geographic reference. 2d ed. Washington: Smthsonian Inst. Press. P. 501-756.

18. Raman B., Sharma T., 1977. Karyotype evolution and speciation in genus Rattus Fischer // J. Scient. Ind. Res. V. 36. № 4. P. 385-404.

19. Verneau O., Catzeflis F., Furano A., 1998. L1 (Line-1) petrotransposons provide unique phylogenetic characters for deciphering and dating the speciation events between species and genera in Rattus sensu lato (Rodentia: Muridae) // Abstr. Euro-Amer. Mammal Congr, Santiago de Compostela, Spain. P. 14-15.

20. Yong H.S., 1969. Karyotypes of Malayan rats (Rodentia--Muridae, genus Rattus Fischer) // Chromosoma, V. 27. P. 245-267/

Приложение

Таблица 1 Частоты аллелей полиморфных локусов в исследованных выборках крыс Вьетнама

N - количество исследованных экземпляров.

Таблица 2 Матрица дистанций Неи (над диагональю) и Роджерса (под диагональю) между таксонами крыс Южного Вьетнама

Примечание. Без скобок указаны дистанции, вычисленные по 18 локусам, в скобках -- вычисленные по 27 локусам (см. раздел "Материал и методика")

Размещено на Allbest.ru