Species-Specific Proteins in the Oviducts of Snail Sibling Species: Proteotranscriptomic Study of Littorina fabalis and L. obtusata

Genus Littorina subgenus Neritrema (Mollusca, Caenogastropoda) includes the “obtusata” group of closely related species (Littorina obtusata and L. fabalis). The anatomy of the adult reproductive system (pallial oviduct) is the only reliable feature used for species identification in females of these species. Reproductive system anatomy and reproduction-associated proteins often diverge between sibling species. Despite being of high evolutionary interest, the molecular basis of this divergence remains poorly understood. We performed proteotranscriptomic comparison of oviducts of L. obtusata and L. fabalis by RNA-seq on Illumina HiSeq 2500 and two-dimensional protein electrophoresis (2D DIGE) with MS/MS identification of the species-specific proteins. The interspecies differences in the oviduct were associated with (1) metabolic proteins reflecting overall physiological differences between L. obtusata and L. fabalis, (2) receptor proteins, and (3) transcripts related to transposable elements (TEs). Various receptors identified may recognize a wide variety of ligands from pathogen-associated molecular patterns to specific carbohydrates on the sperm surface. Therefore, these may participate in immune defense as well as in sperm storage and regulation. Species-specificity of multiple TE sequences (coding for reverse transcriptase and ribonuclease H) may indicate the important role of these genomic elements in the Littorina species divergence, which has not been reported previously.

Описание полиморфизма и классификация признаков окраски раковины у брюхоногих моллюсков на примере Littorina obtusata (Gastropoda: Littorinidae)

Понимание закономерностей микроэволюционных процессов предполагает проведение широкого спектра популяционно-генетических исследований на разных видах. Однако количество видов, изученных в генетическом отношении, ограничено вследствие значительных методических трудностей при проверке генетической обусловленности различных признаков. Выход из этого положения заключается в развитии фенетики популяций, которая позволяет включить в рассмотрение большое количество новых видов при условии разработки обоснованных систем описания изменчивости и классификации фенотипических признаков. Классическим объектом для проведения популяционно-генетических исследований, связанных с полиморфизмом по окраске раковины, служат брюхоногие моллюски. В качестве основы для разработки универсальной для этой группы системы описания и классификации признаков окраски может быть использована параметрическая система классификации, предложенная С. О. Сергиевским с соавторами для моллюсков рода Littorina. В связи с появлением в последние годы большого количества новых данных, эта система нуждается в коррекции и пересмотре. Целью нашего исследования было провести ревизию этой системы с учётом новых данных о составе пигментов, особенностях формирования и наследования признаков окраски, их совместной встречаемости и т. д. В настоящей работе на примере беломорских моллюсков L. obtusata представлена переработанная система классификации признаков окраски раковины, в основу которой положено представление о формировании фенотипа как совокупности ряда элементарных признаков. К их числу отнесены признаки, связанные с формированием: 1) фоновой окраски раковины (способность к включению в остракум разных пигментов и окраска гипостракума); 2) рисунка из пятен (наличие включений белого и/или коричневого пигмента); 3) широких продольных полос (коричневых, белых и оранжевых). Элементарные признаки выделены с учётом задействованных пигментов, механизмов их формирования и наследования. При описании окраски раковины элементарные признаки сначала используются для описания относительно простых признаков (группы фенов «Фоновая окраска раковины», «Окраска гипостракума», «Рисунок из пятен», «Широкие продольные полосы»), которые в последующем комбинируются для описания фенотипа в целом. В работе приведён обзор данных по качественному составу пигментов раковины у литторин и закономерностям формирования и наследования признаков окраски, описаны их возможные варианты и комбинации. Приведены описания выделенных фенов с указанием их встречаемости, количественной характеристики цвета в системе МКО RGB, особенностей их формирования с учётом распределения пигментов в толще раковины. Указаны видимые признаки, которые могут быть использованы при оценке распределения пигментов в раковине; описаны особенности изменения признаков в онтогенезе. Несмотря на то, что предложенная система классификации описана на примере L. obtusata, она может быть также использована при описании изменчивости у других видов литторин, а с некоторыми доработками — у самого широкого спектра брюхоногих моллюсков.

Disturbance alters ecosystem engineering by a canopy-forming alga

Canopy-forming fucoid algae have an important role as ecosystem engineers on rocky intertidal shores, where they increase the abundance of species otherwise limited by exposure during low tide. The facilitative relationship between Ascophyllum nodosum and associated organisms was explored using a frond breakage experiment (100%, 50%, 25%, 0% intact-frond treatments) in southern England, to assess the consequences of disturbance. Understorey substratum temperature was on average 3°C higher in 0% and 25% intact-frond treatments than in plots with 50% and 100% intact fronds. Light (as PAR during low tide) doubled in 0% intact-frond treatments in comparison to other treatments (which had similar light levels). Mobile invertebrate species richness declined by on average 1 species per m2 in the treatments with only 25% and 0% intact fronds, and the abundance of Littorina obtusata declined by 2.4–4.2 individuals per m2 in the treatments with 25 and 0% intact fronds. Sessile taxa, including Osmundea pinnatifida and encrusting coralline algae, declined by half on average in the 0% intact-frond treatment. These results suggest that the ability of Ascophyllum to mediate environmental conditions to the understorey is the mechanism responsible for species distributed in the understorey (autogenic ecosystem engineering). The results of this study imply that a pulse disturbance resulting in a 50% breakage of Ascophyllum fronds significantly increases temperature and decreases the abundance of mobile invertebrates usually associated with Ascophyllum. Sessile taxa associated with Ascophyllum can, however, withstand disturbances down to 25% intact Ascophyllum fronds.