Филопериодический подход в изучении видов моллюсков
В настоящее время доминирующим способом исследования эволюционных процессов является представление таксонов, как отдельных «линий» или «клад». Этот подход не учитывает очевидного биологического факта, что любая такая «линия» включает отдельные взаимодействующие организмы, а организм – сложная динамическая система, в основе которой лежат, как генетические, так и эпигенетические процессы. Поэтому процесс эволюции продолжается не только на огромных отрезках времени, но и «здесь и сейчас». Любой организм (и мы) – уже является эволюцией, в которой, благодаря онтогенезу (индивидуальному развитию), пересекаются макро- и микроэволюционные процессы. Между тем, в современной систематике (таксономии), подлинное биологическое понимание организма, как непрерывно эволюционирующего онтогенеза, практически отсутствует. Биологическое разнообразие помещают в прокрустово ложе жестких, стационарных понятий, таких как «вид», несмотря на то что уже неоднократно обсуждалось, что концепция «вида», возникшая в доэволюционные времена, для современной биологии является скорее препятствием для дальнейшего развития, чем полезным инструментом. Современное филогенетическое мышление, на первый взгляд, менее сфокусированное на понятии «вид», уводит в другую крайность, когда за «филогенетическими деревьями» фактически потерялся реальный организм-онтогенез. В будущем будут использоваться другие подходы для изучения биоразнообразия, а пока исследователи продолжают работать в рамках биологической систематики и находят новые эффективные методы.
В работе ведущих научных сотрудников Зоологического музея МГУ Александра Мартынова и Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН Татьяны Коршуновой объединяются данные по эволюционно-консервативным предковым свойствам организма и их эволюционная пластичность. В этом исследовании для выявления скрытого биоразнообразия в группе моллюсков рода Cadlina, обитающих на Курильских островах, последовательно применен филопериодический подход.
Александр Мартынов рассказывает:
Благодаря примененному подходу было открыто шесть новых для науки видов моллюсков, которые назвали в честь ученых, когда-то не получивших заслуженного уважения.
Филогенетическое дерево рода Cadlina основано на объединенных молекулярных данных (COI + 16S + 28S), представленных методом Байесовского вывода.
Cadlina bellburnellae названа в честь Джоселин Белл Бернелл, внесшей ключевой клад в открытие пульсаров, но не получившей за это Нобелевской премии. Cadlina franklinae - названа в честь Розалинд Франклин, которая участвовала в открытии ДНК, но до того как Уотсон и Крик получили за это Нобелевскую премию, умерла от болезни, облучившись во время работы. Примечательно, что за тридцать лет до «физического» открытия структуры ДНК, русский ученый Николай Кольцов сделал гениальное предсказание структуры «гигантских молекул наследственности». Н. Кольцов не успел закончить свои исследования и погиб при подозрительных обстоятельствах в 1940 году, поэтому еще один новый вид назвали Cadlina koltzovi.
Cadlina lomonosovi sp. nov., внешние и внутренние особенности.
Хотя имя Михаила Ломоносова не нуждается в представлении, в течение своей научной жизни он боролся с бюрократами и мракобесами, а его нынешняя слава, несомненно, гораздо превосходит прижизненную. Ломоносов является основателем Московского государственного университета, который в 2025 году будет праздновать свой 270-й летний юбилей. Поэтому, новый вид названный, в честь Ломоносова (Cadlina lomonosovi), посвящается МГУ. Учившийся вместе с Ломоносовым, не менее талантливый, но рано умерший и не получивший признания при жизни, Дмитрий Виноградов, является создателем русского фарфора. В честь него назван вид Cadlina vinogradovi. Наконец, трагическая судьба Николая Вавилова, наряду с похожей судьбой Николая Кольцова, стала одной из причин фундаментального отставания нашей страны в области генетики. В настоящее время делаются настойчивые попытки «реабилитации» псевдоученого Трофима Лысенко, которого Вавилов имел неосторожность сначала поддержать, но впоследствии Лысенко, вместе с Исааком Презентом, стали организаторами травли против Вавилова. Это привело к аресту и гибели великого русского биолога. В честь Вавилова назван вид Cadlina vavilovi.
Филопериодическое представление центральных зубов радулы у видов Cadlina представлено горизонтальными рядами. Вертикальные столбцы (группы, таксоны) упорядочены по молекулярно-филогенетическому дереву.
Имя Николая Вавилова тесно связано с его законом «гомологических рядов», который не получил дальнейшего активного развития, а вся область периодических закономерностей в биологической систематике является в настоящее время мало разработанной. Современные технологические достижения позволяют вдохнуть новую жизнь в давно обсуждаемые, но практически не применяемые периодические закономерности для анализа биологического разнообразия. В 2022 году Татьяной Коршуновой и Александром Мартыновым был предложен термин филопериодический, для того чтобы последовательно объединить, с одной стороны, онтогенетические, в сущности, периодические процессы появления сходных паттернов различного уровня у организмов с разной степенью родства, а с другой – молекулярно-филогенетические данные. В новой работе этот подход применен на практической основе.
Таким образом, итоговая система имеет значительную степень сходства с Таблицей Менделеева, поскольку содержит вертикальные таксономические, близкородственные группы организмов, основанные на молекулярных данных, и горизонтальные периоды, отражающие сходные морфологические (онтогенетические) паттерны у различных таксонов («видов») с различной степенью родства.
В отличие от химии, биологические процессы и структуры обладают гораздо большей степенью нерегулярности, именно поэтому предложенный подход назван специальным термином филопериодический, чтобы отличать его от классической Периодической Таблицы в химии. По этой причине, в биологии возможно построение большого числа различных филопериодических таблиц, в зависимости от определенной группы организмов и разнообразия их признаков. Несмотря на это, термин филопериодический предполагает определенную степень преемственности периодических закономерностей на разных уровнях организации материи.
Филопериодический поход предложен с глубоко практическими целями. Благодаря этому подходу были распознаны тонкомасшатабные морфологические отличия между генетически отчетливо обособленными новыми видами моллюсков из рода Cadlina, ранее представляющиеся, как группы с нечеткими морфологическими границами.
Подобные комплексы видов в изобилии присутствуют во всех без исключения группах организмов, от бактерий и архей до млекопитающих, а значит, филопериодический подход имеет самые широкие перспективы применения в биологии и систематике.
Korshunova Tatiana and Martynov Alexander. The Phyloperiodic Approach Removes the “Cryptic Species” and Puts Forward Multilevel Organismal Diversity. Diversity 2024, 16, 220. https://doi.org/10.3390/d16040220