salmo trutta
TRANSCRIPT
-
7/24/2019 Salmo trutta
1/146
3
AGRONOMSKI FAKULETE
SVUILITA U ZAGREBU
Tea Odak, dipl. ing.
MOLEKULARNO-BIOLOKA OBILJEJA ENDEMSKE
MEKOUSNE PASTRVE (SALMOTHYMUS
OBTUSIROSTIRS SALONITANA)
Magistarski rad
Zagreb, 2004.
-
7/24/2019 Salmo trutta
2/146
4
1. UVOD
Hrvatska je u svjetskim ihtiolokim krugovima poznata po postojanju
brojnih endemskih vrsta i podvrsta riba (Economidis i Banarescu, 1991).
Razlog izuzetne specijacije slatkovodne ihtiofaune je postojanje dva velika
rijena sliva, dunavskog i jadranskog na relativno malom podruju, koji su u
Sloveniji meusobno odijeljeni Alpama, a u Hrvatskoj Dinaridima. Jadranski
sliv, sa pripadajuom povrinom od 23800 km2 ubraja se meu najmanja
ihtiofaunska podruja ovog dijela Europe. Rijeke toga sliva znatno se
meusobno razlikuju po duini toka i mjestu poniranja, (jezero, more ili krake
rupe), a ako ih usporedimo s rijekama Dunavskoga sliva, uoavamo da su
izrazito kratke i izolirane (Mrakovi i sur., 1995). Procesom specijacije u
njima su se razvile endemske riblje vrste i podvrste (ponajprije iz porodice
pastrva, Salmonidae te aranki, Cyprinidae, ali i druge). Gotovo svaka rijeka
tog podruja ima bar jednu endemsku vrstu. Iako su posljednjih godina vrena
su brojna istraivanja ihtiofaune (Popovi, 1985; Bianco i Kneevi, 1987;
Mrakovi i Mieti, 1989), postoji ipak odreeni broj nedovoljno opisanih
vrsta, pa premda se brojni istraivai slau da se radi o vrlo interesantnom
podruju (Lelek, 1989), mali se broj istraivaa bavio ekologijom, biologijom,
taksonomijom i meuvrsnim odnosima riba. Za razliku od tropskog pojasa,
danas je rijetkost u Europi nai neku nepoznatu vrstu kraljenjaka. Pa ipak je
u Hrvatskoj jo prije nekoliko godina otkrivena nova vrsta glavoa
Knipowitichia mrakovcici(Mrakovi i Kreovec, 1997).
Po nekim teorijama, baziranim na fosilnim i paleogeografskim
istraivanjima (Bianco, 1990; Snoj, 2001), endemi jadranskog sliva
predstavljaju ostatke populacija, izvedenih iz primarnih paratetskih riba, koje
su prodrijele u Jadransko podruje prije pet milijuna godina, kada je cijelo
Sredozemno more bilo djelomino punjeno sa slatkom vodom iz Paratetisa.
Nakon invazije slane vode kroz Gibraltarski kanal, ribe u Jadranskom moru su
nestale, a preivjele su samo one koje su ivjele u peri-Jadranskim prastarim
rijekama. Te ribe su kasnije bivale ugroene sa nekoliko ledenih doba. Upravo
-
7/24/2019 Salmo trutta
3/146
5
njihova dugotrajana izoliranost uzrokovala je formiranje nekoliko razliitih
homogenih populacija.
Mekousna pastrva (Salmothymus obtusirostris salonitana) je endemska
pastrva sa izvornim stanitem u rijeci Jadro, pokraj Splita. Naknadno je dio
populacije prebaen i u rijeku rnovnicu, te danas ona i tamo obitava. Spadau porodicu Salmonidae. Kao i ostale podvrste roda Salmothymus (S. o.
oxyrhynchus, S. o. krkensis iS. o. zetensis), ograniena je na usko podruje
rasprostranjenja, te i najmanji utjecaji na njeno stanite imaju znatno
djelovanje na malu populaciju. U rijekama gdje uz mekousnu pastrvu ivi i
potona pastrva javlja se problem mogueg krianja izmeu dviju vrsta i
nastanak hibrida.
Prepoznati hibride izmeu potone i mekousne pastrve vrlo je teko,
stoga su uz morfoloke koritene i molekularne metode razlikovanjapopulacija.
Kod endemske mekousne pastrve solinke (Salmothymus obtusirostris
salonitana) evolucijska povijest, klasifikacija i filogenetsko mjesto u skupini
salmonida nisu jo odreeni. Takoer jo nije jasno utvreno da li se solinka
kria sa potonom pastrvom (Salmo trutta), te ako da, da li to ugroava
njezino postojanje. Stoga je osnovni cilj ovoga rada bio odrediti molekularno
genetsku strukturu solinke te na taj nain odgovoriti na gore navedena pitanja.
Pri tome emo uz klasine morfoloke metode koristiti dva tipa molekularnih
metoda analizu mitohondrijske i nuklearne DNA (mikrosateliti i gen za laktat
dehidrogenazu). Mitohondrijska DNA, koja je radi strukturalne jednostavnosti
genoma, hipervarijabilnih regija, homozigotnosti i drugih svojstava jedan od
najprimjenjenijih alata za molekularno genetske i populacijske studije, te
mikrosatelitska DNA, koja radi svoje lokusne specifine hipervarijabilnosti
predstavlja odlian molekularni alat, s kojim je mogue utvrditi razlike na nivou
roda, ali i niih taksonomskih jedinca da bismo to potpunije ispitali
podudaranje evolucijske dinamike mitohondrijske i nuklearne DNA.
-
7/24/2019 Salmo trutta
4/146
6
1.1. PREGLED LITERATURE
1.1.1. Openito o Salmonidima
Porodica Salmonidaepripada u red Salmoniformes, koji spada u grupu
primitivnih Euteleostei. Red Salmoniformes sastoji se od dva podreda:
Osmeroideii Salmonoidei.
Vrste podreda Osmeroidi razvrstane su u est porodica, a
rasprostranjene su u sjevernim dijelovima Atlantskog i Tihog oceana. ive u
priobalnim zonama, odakle za vrijeme mrijesta ulaze u rijeke. U nekim
dijelovima areala dostiu veliku brojnost, pa ine ekonomski vane ribe.
Salmonidi su karakteristini za sjevernu Zemljinu hemisferu. Nalazimo
ih u morima i rijekama Europe, sjeverne i zapadne Azije, sjeverne Amerike i
Afrike. Radi njihove ekonomske i portske vrijednosti introducirane su i u vode
june Amerike, Novog Zelanda i Australije (Wheeler, 1992).
Sistematika Salmonidaeprema Stearley i Smith (1993).
Red: Salmoniformes
Podred: Salmonoidei
Porodica: SalmonidaeRegan, 1914
Podporodica: Coregoninae(ozimice)Podporodica: Thymallinae(lipljani)
Podporodica: Salmoninae
Rod: Brachymystax
Rod: Platisalmo
Rod: Salmothymus
Vrsta: Salmothymus obtusirostris(mekousne pastrve)
Rod:Acantholingua
Rod: Hucho(mladice)Rod: Salvelinus (zlatovice)
Rod: Oncorhynchus(pacifiki lososi i pacifike pastrve)
Rod: Salmo
Vrsta: Salmo salar(atlantski losos)
Vrsta: Salmo trutta(pastrva)
-
7/24/2019 Salmo trutta
5/146
7
Slika 1: Shematski odnos izmeu rodova Salmonidae(Glubokovsky, 1995)
Podred Salmonoideiukljuuje anadromne grupe, koje vei dio ivotnog
ciklusa provode u morima, sa spektakularnim migracijama u slatke vode za
vrijeme mrijesta. Zaviajno ponaanje je jako izraeno. Kod anadromnih
slatkovodnih riba primarna se metamorfoza dogaa za vrijeme nizvodnih
migracija, a sekundarna tijekom uzvodnih migracija pred period mrijesta. Kod
pripadnika roda Salmo dolazi do regresivne metamorfoze, odnosno do
gubljenja morfolokih karakteristika nastalih sekundarnom metamorfozom
tijekom njihovih nizvodnih migracija nakon reprodukcije. Ciklus morfolokih
promjena dogaa se svaki put u vrijeme mrijesta (Saunders i Schom, 1985).
Prema postojeoj klasifikaciji, podporodica Salmoninae, uz
podporodice ozimica (Coregoninae) i lipljena (Thymallinae) sainjava
porodicu Salmonidae. Prema njihovoj morfologiji Coregoninae i Thymallinae
su evolucijski jako stare, dok su Salmoninae napredniji i noviji oblici.
Paleontoloki dokazi ukazuju na pojavljivanje salmonidnih vrsta u periodu
kasnog tercijara, u epohi pliocena, dok su u pleistocenu ve iroko
rasprostranjene. Njihovi su preci pripadali redu sleovki (Clupeiformes),
(Smith i sur., 1982). Mnogi se znanstvenici slau da Salmonidae potjeu iz
slatkih voda (Neave, 1958; Vladykov, 1963), iako postoje i oni koji vjeruju u
njihovo prvotno morsko stanite (Schmidt, 1947). Brojne studije o porijeklu
Salmonidae bave se filogenetskim odnosima izmeu rodova, oslanjajui se
-
7/24/2019 Salmo trutta
6/146
8
pritom na morfoloke (Jankovi, 1961; Delling i sur., 2000), karioloke
(Svrdson, 1945; Simon, 1963) i genetske (Giuffra i sur., 1996; Bernatchez,
2001) podatke, pri emu su sastavljena razliita filogenetska stabla. Meutim,
gotovo svi se slau da su rodovi Salmo i Oncorhynchus evolucijski
najnapredniji i najbolje proueni (Domanico i sur, 1997), dok je mjesto ostalihrodova jo pod znakom pitanja (npr. Platysalmo, Acantholingua,
Salmothymus), (Osinov, 1999).
Sloena sistematika porodice Samonidaepripisuje se njihovoj izuzetnoj
sposobnosti adaptacije koja je proizala nakon tetraploidnog dogaaja, koji se
zbio kod njihova pretka prije 50 do 100 miliuna godina (Allendorf i Thorgaard,
1984). Tezu da Salmonidae imaju poliploidno porijeklo, prvi je propagirao
Svardson 1945. godine. On je promatrao kromosomski broj salmonidnih vrsta
i utvrdio njegovo opadanje u umnoku sa 10. Tek kasnije, 1970. godine Ohnopredlae konkretne dokaze tezi da Salmonidaeimaju tetraploidno porijeklo, a
to su:
- Koliina DNA u stanici Salmonidaeje 80% vea od koliine DNA koju
nalazimo u sisavaca, a to je gotovo dvostruko vie od DNA u
stanicama drugih srodnih riba.
- Salmonidae imaju obino oko 100 kromosoma to je gotovo dvaput
vie od drugih srodnih riba.
- Multivalentnost je esto naena u mejotikim preparatima od nekoliko
salmonidnih vrsta.
- Salmonidaenose velik broj dupliciranih enzimskih lokusa.
Slika 2: Podruje rasprostranjenosti porodice Salmondiae(Maitland, 1995)
-
7/24/2019 Salmo trutta
7/146
9
Osnovna obiljeja koja su zajednika za vrste ove porodice su:
- sitna masna peraja na leima, iza lene peraje
- kratka lena peraja
- itavo tijelo, izuzev glave, pokriveno sitnim ljuskama- dodatna kost na gornjo-vilinoj kosti
- velika usta
- iljasti zubi, osim na eljustima, koji su proireni i na jezik
- izraena bona linija
- velik broj pilorikih nastavaka (izmeu 17 i 210)
- veliki riblji mjehur
- ribolovno su interesantne
- mrijeste se u slatkoj vodi (Vukovi i Ivanovi, 1971)
Sve salmonidne vrste riba obitavaju iskljuivo u hladnim, bistrim i
nezagaenim potocima, rjeicama ili rijekama brzog toka, koje su bogate
otopljenim kisikom, ili u planinskim jezerima gdje se temperatura vode kree
oko 10oC i koja, ni u najtoplije doba godine ne prelaze 18oC ili 20oC. To su
sve reofilne vrste riba, vretenastog oblika tijela, prilagoenog ivotu u brzim
rijenim tokovima.
Salmonidae su izraziti predatori, jedu ivu hranu, stoga im je eludac
prilagoen probavi hrane animalnog porijekla, irok je i miiav.
Sazrijevanje gonada riba iz ove porodice nastupa u kasnim jesenskim
danima, od studenog do prosinca. Izuzetak su mladica (Hucho hucho) i
mekousna pastrva (Salmothymus obtusirostis) koje se mrijeste u proljee
(oujak travanj). Relativna plodnost kod salmondinih vrsta riba je poprilino
mala, kod potone pastrve se kree oko 1500 jaja, a kod mladice oko 12 000
jaja na 1 kg tjelesne teine (Aganovi, 1979).
Salmonidae su slatkovodne ribe, no mnoge od njih imaju hranidbene
migracije u more, a u slatke vode se vraaju kada su zrele za mrijest. Nagon
odlaska u more nakon izvaljivanja vie je izraen na sjeveru. Stoga svi
salmonidi arktikih rijeka migriraju u more, dok se oni sa junih predjela
ogranieni na slatke vode. Mnoge od tih junih populacija je ograniavaju su
na jezera i rijeke, koje su kolonizirale tijekom perioda irenja polarnog leda, a
-
7/24/2019 Salmo trutta
8/146
10
u kojima su ostale zarobljene podizanjem temperature mora. ivei u tim
stanitima tisuama godina znatno su promijenile svoj izgled i ponaanje.
Razlike u njihovim stanitima uvjetovale su veliku fenotipsku razliitost i
genetsku izolaciju odvojenih populacija. Stoga je sistematika porodice
Salmonidaeizuzetno sloena. Vie od pedeset razliitih vrsta opisano je krozprola dva stoljea, u kojima danas prepoznajemo samo jednu, Salmo trutta
(Behnke, 1986). Utvrivanje tonog filogenetskog odnosa unutar porodice
Salmonidaeje vrlo vano pri njihovoj zatiti, budui da se mnoge vrste unutar
ove porodice smatraju ugroenima (Crivelli, 1996). Kod prijanjih klasifikacija,
koje su se bazirale uglavnom na morfolokim i ekolokim karakteristikama,
uoene su brojne nepravilnosti. Kod nekih rodova (Oncorhynchus, Salmo,
Salvelinus, Brachymystax i Hucho) klasifikacija je obnovljena zahvaljujui
molekularnim metodama (Phillips i Oakley, 1997).
POTONA PASTRVA Salmo trutta, Linnaeus 1758
Potonu pastrvu kao autohtonu vrstu nalazimo na irokom podruju od
Europe i Azije do Sjeverne Amerike. Rasprostranjena je od sjevera Norveke
do sjeverno-istonog dijela Rusije te juno do Atlas gorja u sjevernoj Africi.
Sastoji se od brojnih, udaljenih geografskih oblika, velike fenotipske
razliitosti. Osnovna karakteristika pastrve je vretenasto, izdueno tijelo.
Odlian je i brz pliva. Na trupu ispod i iznad bone linije nalaze se
mnogobrojne crne toke. Na glavi su izraena velika usta u kojima su zubi
rasporeeni u dva reda koje zadrava tijekom cijelog ivota. Gornja vilica
dosee do zadnjeg oboda oka. Na prvom krnom luku ima od 18 do 24
branhiospina, a broj pilorikih nastavaka varira od 40 do 100. Diploidni broj
kromosoma iznosi 84, uz znatno variranje u intraspecijskim formama.
Za vrijeme mrijesta izraen je spolni dimorfizam. enke imaju zaobljen
trbuh i crveno nabubren spolni otvor. Mrijesti se krajem jeseni i poetkom
zime od studenog do sijenja. Ikru odlae na kamenitom dnu sa brzim tokom
vode. Dijametar jaja je veliki i iznosi od 4,5 do 5 mm. Inkubacijski period je
ovisan o temperaturi vode, od 60 do 90 dana. Liinke izvaljene u sijenju ili
veljai imaju veliku umanjanu vreicu, koja im omoguuje ishranu, ali im
-
7/24/2019 Salmo trutta
9/146
11
istovremeno oteava kretanje. Aktivan ivot liinki zapoinje troenjem
umanjane vreice na 1/3 njene veliine. Poetkom jeseni, kad mla
dosegnu duinu od oko 10 cm, seli se nizvodno u mirnije vode u potrazi za
hranom. Spolna zrelost nastupa sa 2 do 3 godine starosti. U prvoj godini
pastrva naraste od 10 do 14 cm. Tada nosi tzv. mladenako ruho, obiljeenosa desetak crnih vertikalnih mrlja na bokovima tijela. Daljnjim rastom ova
obiljeja se gube.
Pastrva se hrani razliitim organizmima: ribama, liinkama vodenih
insekata, ikrom dugih riba, kukcima koji lete nad vodom i padaju na njenu
povrinu, raiima i drugim beskraljenjacima.
Pastrva naseljava hladne vode u gornjim tokovima rijeka umjereno
kontinentalne klime, iako je nalazimo i u ravniarskim rijekama borealne zone,
i jezerima sa istom, hladnom vodom sjeverne hemisfere. Izuzetno jeprilagodljiva na razliite uvjete stanita, a prilagodljivost se odraava i u
razliitim morfolokim oblicima, (Wheeler, 1992). Postoje tri razliita ekoloka
oblika pastrva:
Potoni oblik Salmo trutta m. fario
Jezerski oblik Salmo trutta m. lacustris
Morski oblik Salmo trutta m. trutta
Potona i jezerska pastrva stalno ive u slatkoj vodi. Jezerska pastrva
radi boljih uvjeta stanita dosta je krupnija od potone. Lako se razlikuje od
nje i po tome to joj je tijelo prekriveno nepravilnim crnim tokama dok crvenih
toaka obino nema, a ako one i postoje imaju oblik slova x. Jezerske
pastrve, u jesen, za vrijeme mrijesta, odlaze iz jezera u rijeke, da bi se kasnije
ponovno vratile u jezera. Morski oblici pastrva vale se u slatkim vodama, no
odmah po izvaljenju migriraju u mora, gdje ive do spolne zrelosti, kada
odlaze na mrijest u rijeke ili jezera (Treer i sur., 1995).
Vanjski izgled tih triju tipova ponajprije ovisi o okoliu, u kojem riba ivi,
jer ako bi mla potone pastrve stavili u jezero, ona bi pridobila vanjski izgled
jezerskog tipa pastrve i obrnuto. Bernatchez i suradnici (1992) su promatrali
mtDNA sekvence triju razliitih ekolokih oblika i nisu uoili signifikantne
-
7/24/2019 Salmo trutta
10/146
12
razlike. Stoga su zakljuili da se izvor razliitih ekolokih oblika ne temelji na
njihovom zajednikom pretku, ve na zajednikom okoliu.
Slika 3: Potona pastrva iz rijeke Krke (foto Odak)
Genetskim analizama pastrva iz razliitih dijelova Europe, uoeno je,
da pastrve odreenog geografskog podruja imaju zajednike osobine i na
genetskom nivou, (Bernatchez, 2001). Na taj nain uoeno je pet razliitih
grupa pastrva vezanih za odreena geografska podruja, odnosno za
osnovne rijene slivove u Europi. Izdvojeno je pet samostalnih jedinica,
filogenetskih grupa, odnosno geografskih linija:
- atlantska linija
- dunavska ili crnomorska linija
- sredozemna linija
- jadranska linija
- marmoratus linija
Bernatchez i suradnici (1992) pokuavajui utvrditi sloene filogenetske
odnose meu udaljenim populacijama slue se teorijom molekularnog sata,
gdje razlika u sekvencama od 2% oznaava period od milijun godina (Brown i
sur., 1979).
Prije priblino 10 milijuna godina, iz zajednikog pretka dolo je do
nastanka dviju vrsta: lososa (Salmo salar) i pastrve (Salmo trutta).
Razdvajanje pastrva prema filogenetskim linijama od zajednikog pretka zbilo
se prije 2,5 milijuna godina. Prvo se, prije 2,5 milijuna godina, iz jedinstvene
vrste pastrva odcijepila atlantska linija, a kasnije, kroz oko milijun godina (ve
-
7/24/2019 Salmo trutta
11/146
13
u ledenom dobu) formirale su se jo dvije nove grupe: dunavska i jadransko-
mediteranska. Kasnije, radi burnih geomorfolokih zbivanja u ledenom dobu,
nastale su jo tri linije: mediteranska, jadranska i linija marmoratus. Predvia
se, da je stanita jadranskog sliva prvo naselila jadranska linija potone
pastrve, a kasnije se na tom podruju pojavila i glavatica, odnosno linijamarmoratus. U vrijeme hladnijih intervala ledenog doba, radi nastanka velikih
koliina leda, nivo mora spustio se ak za vie od 150 metara. Posljedica
snienja nivoa mora bilo je i povezivanje rijeka, koje su se ranije izlijevale
direktno u more. Upravo je to omoguilo ribama, da nesmetano migriraju iz
jedne rijeke u drugu (Bianco, 1990; Bernatchez, 2001).
Svaka linija ima neka zajednika morfoloka obiljeja. Za atlantsku
liniju karakteristina je crna pigmentacija, koja znatno prevladava nad
crvenom, i nalazi se preteno na prsnom dijelu (Giuffra i sur., 1996).Dunavska linija ima jednoliko zastupljene crne i crvene toke, koje su
jednakomjerno rasporeene po cijelom tijelu. Karakteristine osobine
vanjskog izgleda jadransko-mediteranske linije su etiri ira tamna pojasa u
obliku obrua oko tijela. Jedan se pojas nalazi na glavi, dva na trupu i jedan
na repu. Kod nekih primjeraka pojasi su jae izraeni, a kod nekih slabije. Za
jadransko-mediteransku liniju pastrva karakteristina je jo i sitna, crno -
crvena pigmentacija. Linija marmoratus odnosi se na glavaticu, koja naseljava
isto podruje kao i linija jadranskih pastrva.
MEKOUSNA PASTRVA (Salmothymus obtusirostrisHeckel, 1851.)
Mekousna pastrva je zasigurno jedna od najintrigantnijih vrsta, ija je
klasifikacija pobuivala pozornost znanstvenika od pionirskih studija do
dananjih dana. Uvrtavamo je u rod Salmothymus,u koji spada samo jedna
vrsta monofiletski rod. Mekousna pastrva ima etiri podvrste koje su
endemine za srednji i juni jadranski sliv. Karakterizira je neobina slinost
sa oboje, lipljenom i pastrvom. Osim morfoloke slinosti sa lipljenom,
naroito u podruju trupa, sa njim dijeli i neka druga obiljeja; zauzimaju ista
stanita, imaju sline hranidbene navike, obje vrste ive u jatima i mrijeste se
u proljee. Meutim, lipljen nikada nije bio autohton na podrujima gdje
-
7/24/2019 Salmo trutta
12/146
14
nalazimo mekousnu pastrvu, ve je tamo naknadno unesen. Njihova izrazita
slinost moe se objasniti u slinosti stanita koje su naselili u prolosti i njima
se prilagodili (Snoj i sur. 2002b). Radi specifinog izgleda mekousnu pastrvu
nazivaju reliktom ostatkom davne zemljine prolosti, posjeduje vei broj
"primitivnih" obiljeja pleistomorfi (kratke eljusti, mala usta, kratki zubi ispada u obligatorne slatkovodne ribe).
Izdvojene su etiri podvrste mekousne pastrve:
Salmothymus obtusirostris oxyrhynchus Steindachner, 1882.
Salmothymus obtusirostris salonitanaKaraman, 1926.
Salmothymus obtusirostris krkensis Karaman, 1926.Salmothymus obtusirostris zetensis Karaman, 1932.
Slika 4: Podruje rasprostranjenja etiri podvrste mekousne pastrve (Snoj,
2003)
-
7/24/2019 Salmo trutta
13/146
15
Zajednike karakteristike podvrsta mekousne pastrve su:
- malene ljuske
- zlatni sjaj tijela
- mala usta sa mesnatim usnama
- kratke eljusti- sitni zubi
- eludac sa velikim brojem pilorikih nastavaka (48 91)
- guste tamne toke iza krga sve do lene peraje
- rijetko rasporeene crvene toke koje dopiru do kraja tijela
- peraje nisu pigmentirane, izuzev lene peraje
- proljetni mrijest
Salmothymus obtusirostris salonitanaKaraman, 1926.
Podvrsta mekousne pastrve solinka (S. o. salonitana) naseljava
kratke krake rijeke Jadro i rnovnicu, koje se ulijevaju u more u blizini grada
Splita. Ukupna duljina Jadra je 4,5 km. Iako se vodom iz rijeke Jadro
opskrbljuje grad Split i njegova okolica, podruje sliva te rijeke izuzetno je
podlono oneienju. rnovnica je kratka, kraka rijeka, duine toka od
svega 5,3 km (tambuk-Giljanovic, 2002). Prije izgradnje brane kod
Pranevia rijeka rnovnica nije imala je stalan tok. Za vrijeme ljetnih mjeseci
rijeka je presuivala, pa stoga ihtiofaune u njoj nije bilo. Kad je prije 25
godina, brana izgraena, rijeka je dobila stalan tok. Tada su prof. Paur sa
Agronomskog fakulteta i gosp. Ritterman, vlasnik oblinjeg ribogojilita,
prenijeli dio populacije mekousne pastrve iz rijeke Jadro u rijeku rnovnicu.
Danas je rnovnica postala pogodna i za druge vrste riba, pa uz mekousnu
pastrvu nalazimo kalifornijsku pastrvu i jegulje. Treer i suradnici (2003a;
2003b) prouavali su rast i kondiciju mekousne pastrve u rijekama rnovnici i
Jadru. Zakljuili su da ona ima dobar rast u oba stanita, no bolji rast ipak
pokazuje u rijeci rnovnici. Naglaavaju da se translokacija u novo stanite u
ovom sluaju pokazala kao dobar postupak za zatitu ove ugroene vrste.
-
7/24/2019 Salmo trutta
14/146
-
7/24/2019 Salmo trutta
15/146
17
Salmothymus obtusirostris krkensis Karaman, 1926.
Mekousna pastrva, zlousta endem je rijeke Krke. Krka spada meu
najljepe rijeke u Hrvatskoj, nacionalnim parkom proglaen je 1985. godine.
Izvire podno slapa Kria, pokraj grada Knina. Do spajanja s morem duga je72 km. Kvaliteta vode varira od prve pa sve od etvrte kategorije koju
nalazimo u podruju grada Knina.
Mekousna pastva u rijeci Krki odlikuje se jakom, tupom i kratkom
njukom na kojoj su smjetena mala usta. Gornja vilica joj je kraa i ira nego
donja, pa ne dosee ni do sredine oka. Tijelo joj je srebrnaste boje, posuto sa
crvenim i crnim tokama. Crne toke su sitnije od crvenih koje su rasute po
itavom tijelu. Za vrijeme mrijesta u proljee, toke su prisutne i na lenoj
peraji, dok su ostale peraje bez pjega. Zlousta ivi u otvorenom dijelu rijeke inikada se na skriva pod kamenjem. Kao i ostale mekousne pastrve mrijesti se
u proljee, na krupnijem pijesku. Hrani se preteno kukcima s povrine vode
(Vukovi i Ivanovi, 1971).
Slika 6: Mekousna pastrva zlousta (S. o. krkensis), (foto Schffman)
-
7/24/2019 Salmo trutta
16/146
18
Salmothymus obtusirostris oxyrhynchus Steindachner, 1882
Neretvansku pastrvu danas nalazimo u rijeci Neretvi i njenim pritocima
Buni, Rami, Rakitnici. Nekada je u rijeci Buni mekousna pastrva sainjavala
99% svih salmonida (Taler, 1952), no danas je ovdje, vrlo ugroena kao i uostalim stanitima. U Hrvatskoj je nalazimo u maloj rjeici Vrljici pokraj
Imotskog, iji je izvorini dio 1971. godine proglaen ihtiolokim rezervatom.
Mekousnu pastrvu lako prepoznajemo po karakteristinom obliku glave
i ispupenim lubanjskim kostima oko oiju. Njuka joj je izduena, a usta
mala, mesnata i mekana, sa zubima koji su poprilino pokriveni odebljalom
koom. Gornjovilina kost dopire do polovine oka. Boja tijela je maslinasta, po
bokovima se preklapaju crne i naranaste toke. Crvene toke su vrlo rijetke
(Vukovi i Ivanovi, 1971).Neretvanska mekousna pastrva ivi u otvorenim tokovima rijeka, ee
se zadrava na mirnim, dubljim mjestima, a rjee u brzacima i bukovima.
Mrijesti se u travnju i svibnju. Mujaci postaju spolno zreli u etvrtoj odnosno
petoj godini, a enke neto kasnije (od pete do sedme godine). Tada enke
kopaju gnijezda na dubini od 34 cm do 1,4 m, a mujaci ih uvaju. Optimalna
temperatura vode za mrijest je od 9,3 do 10,10C. Kosori i suradnici (1969) su
ispitivali mogunost umjetne hibridizacije ove vrste, pri tome naglaavaju
optimalnu temperaturu (100C) za umjetni mrijest, pri kojoj je postotak
oploene ikre najvei.
Usporedbom mekousne pastrve iz Bune sa mekousnim pastrvama
dalmatinskih voda, uoene su mnoga zajednika obiljeja, ali i znatan broj
razlika u morfolokim obiljejima, to ukazuje na njihovo zajedniko srodstvo,
ali i na posljedice prostorne i ekoloke izolacije.
Slika 7: Neretvanska mekousna pastrva (S. o. oxyrhynchus),(foto Pleko)
-
7/24/2019 Salmo trutta
17/146
19
Salmothymus obtusirostris zetensis Karaman, 1932.
Mekousna pastrva je najugroenija riblja vrsta u Crnoj Gori, naseljava
usko podruje od svega 50 km duine donjeg toka rijeke Zete, kao i njen
zapadni pritok, rijeku Morau (Mari, 1995).
Rod Salmothymus je monofiletski rod s vrstom mekousnom pastrvom
koja je prema stanitu podijeljena u etiri podvrste. Brojni autori su imali
razliita miljenja o odnosima te etiri podvrste.
Mekousna pastrva prvi put je opisana u rijekama Jadru i Vrljici (Heckel,
1851), kao Salar obtusirostris. Steindachner (1882) opisuje mekousnu pastrvu
u rijeci Neretvi, koju radi slinosti s lipljenom, uvrtava u rod Thymallus,kaoThymallus microlepis. Kasnije uvia da se tu radi o rodu Salmo,te mekousna
pastrva iz Neretve dobiva novo ime Trutta obtusirostirs oxyrhnchus po
karakteristinoj iljatoj njuci. Steindachner takoer ukazuje na njezinu
slinost s vrstom Coregonus oxyrhynchus.
Berg (1908) prvi ujedinjuje mekousne pastve u jedan rod
Salmothymus. U rod Salmothymus uvrtena je i endemska pastrva iz
Ohridskog jezera u Makedoniji, belvica Acantholingua (Salmo) ohridana.
Steindachner (1892) je prvi opisao belvicu.
Prouavajui morfoloka i ekoloka obiljeja mekousne pastrve iz
Bune, Jankovi (1961) ih je usporedila endemskim pastrvama Ohridskog
jezera, letnicom (Salmo letnica Karaman, 1924) i belvicom (Acantholingua
(Salmo) ohridanus Steindacher, 1892). Ona pretpostavlja da su vrste iz
Ohridskog jezera nekada bile u bliskom srodstvu sa vrstama iz dalmatinskih
voda. Meutim, nakon duge odvojenosti, te su vrste dobile posebne
morfoloke i ekoloke odlike po kojima se danas jasno razlikuju. Stearley i
Smith (1993) na osnovu osteolokih mjerenja tvrde da su S. obtusirostris iA.
ohridanus pripadnici istog roda Salmothymus, pa u taj rod smjetaju i vrste
Salmo ishchani Salmo carpio. Hadie (1961) smatra da prema morfolokim
karakteristikama belvica ipak spada u rod Acantholingua. Meutim, nakon
molekularnih analiza (Oakley i Phillips, 1999) za belvicu je utvreno da
pripada rodu Salmo. To su potvrdili i Snoj i sur. (2002b), usporeujui
-
7/24/2019 Salmo trutta
18/146
20
sekvence kontrolne regije i citokromab sa mtDNA i dijela LDH C*1 gena sa
nuklearne DNA molekule.
Usporeujui morfoloka obiljeja mekousne pastrve iz Jadra s onima
iz Bune Heckel i Kner (1857) su uoili znaajne razlike u duini njuke i
slinosti u duini gornje vilice (dopire do polovine oka). Broj bica u svimperajama je jednak, meutim zapazili su vei broj ljuski u bonoj liniji kod
mekousne pastrve iz rijeke Bune. Morfoloke karakteristike i ponaanje
mekousne pastrve iz Jadra, Krke i Neretve opisao je Karaman (1927). Behnke
(1968) smatra da se Karamanovo poimanje vrste kosi s modernim
taksonomskim pogledima, te da je potrebno napraviti reviziju njegova rada.
Karaman je prvi opisao mekousnu pastrvu u rijeci Zeti koju je nazvao
Trutta obtusirostris, smatrajui da se radi o formi mekousne pastrve koja
obitava u Ohridskom jezeru u Makedoniji Salmo letnicaKraman, 1924. Svojutvrdnju Karaman je objasnio time to je Skradarsko jezero, kojemu je rijeka
Zeta pritok, povezano rijekom Bojanom s donjim dijelom rijeke Drima koji je
pritok Ohridskog jezera. Hadie je 1962. godine na osnovu slinih
karakteristika sa rodovima Salmothymus i Acantholinguazakljuio da se radi
o novoj vrsti koju je nazvao Salmo zetensis. Karaman (1966) smatra da
mekousna pastrva u rijeci Zeti predstavlja prijelazni oblik izmeu var.
obtusirostris i var. ohridanus, ali naglaava da treba nastaviti ispitivanja kako
bi se meu njima utvrdile razlike i slinosti. Danas mekousna pastrva (S. o.
zetensis) obitava samo u donjem dijelu rijeke Zete i njenom zapadnom
pritoku, rijeci Morai. Radi zagaenja i izlovljavanja spada u jednu od
najugroenijh slatkovodnih riba u Crnoj Gori (Mari, 1995).
Stefanovi (1948) se bavi usporedbom mekousne pastrve s azijskim
rodom salmonida Brachymystax, na iju je slinost ukazivao i Berg (1923).
Mekousna pastrva iz rijeke Bune i azijska vrsta Brachymystax lenok Pallas
imaju priblino jednak broj bica u perajama. Meutim, mekousna pastrva ima
manji broj ljuski u bonoj liniji i te neto iru granicu variranja broja
branhiospina u prvom krnom luku. Povezuje ih broj slijepih crijeva (oko
100), duina gornjoviline kosti, koja dopire do polovine oka, te jednako
razdoblje mrijesta - proljee. Stoga, iznosi pretpostavku o eventualnoj
srodnosti mekousnih pastrva s azijskim salmonidima roda Brachymystax.
-
7/24/2019 Salmo trutta
19/146
21
Dorofeyeva (1989) iznosi filogenetsku hipotezu da rod Salmothymus
nije u vezi sa rodom Brachymystax i ponovo naglaava njegovo mjesto u
skupini Salmo.
Specifian izgled mekousne pastrve i njena ekoloka svojstva iznio je
Taler u nizu lanaka (1951, 1952, 1953, 1954). Sistematskim poloajemendemske mekousne pastrve bavio se Stankovi (1960). Kosori i suradnici
(1969) su ispitivali mogunost umjetnog mrijesta mekousne pastrve iz rijeke
Neretve (subsp. oxyrhinchus). Utvrdili su da je optimalna temperatura za
mrijest 100C jer je pri toj temperaturi postotak oploene ikre najvii.
Prema pregledu prolih istraivanja na rodu Salmothymus oito je da
su se morfoloke karakteristike kao kriterij za klasifikaciju pokazale
nedovoljnima i nepouzdanima. Stoga je bilo neophodno preispitati filogenetski
odnos i sa gledita molekularne genetike.
Klasifikacija porodice Salmonidae i intergenerini odnosi unutar nje,
odreeni su uglavnom na osnovu morfolokih istraivanja (Stearley i Smith,
1993), no takve analize, iako brojne, u suprotnosti su sa genetikim
analizama (Phillips i Oakley, 1997). Brojni autori predlau razliite odnose
unutar Salmonidae. Na osnovu osteolokih obiljeja (Shaposhinikova, 1975),
porodica Salmonidae podijeljena je u tri podporodice: Salmoninae,
Coregoninaei Thymallinae. U prvoj porodici nalazi se 6, u drugoj 3, a u treoj
1 rod. Istraivano je 6 rodova: Salvelinus, Hucho, Brachymystaxpodporodice
Salmoninae i Stenodus, Prosopium i Coregonus podporodice Coregoninae.
Osteoloka istraivanja omoguila su da se ustanove njihova taksonomska
obiljeja i da se odredi taksonomski poloaj u porodici.
Analize na biokemijskom nivou podporodice Salmoninae vrili su
Osinov i Lebedev (2000) na 31 37 genskih lokusa kod 21 vrste iz 7 razliitih
rodova. Utvreno je monofiletsko porijeklo (Oncorhynchus + Parasalmo) i
(Hucho + Brachymystax). U filogenetskom stablu najproblematiniji je bio rod
Parahucho. Tona i ope prihvaena klasifikacija porodice Salmonidaesamo
je djelomino zavrena i to uglavnom kod dobro prouenih rodova (npr.
Oncorhynchus, Salmo, Salvelinus i Hucho) zahvaljujui ponajprije
molekularnim analizama (Phillips i Oakley, 1997), dok su brojne vrste sa
stanitima u Aziji i Balkanskom poluotoku (npr. Brachymystax, Acantholingua,
-
7/24/2019 Salmo trutta
20/146
22
Salmothymus) vrlo slabo prouene, a njihovo sistematsko mjesto je i dalje
upitno (Osinov, 1999).
Slika 8: etiri osnovne hipoteze za odnose izmeu rodova Brachymystax,
Hucho i Salvelinus: (A) Norden (1961), (B) Kendall i Behnke (1984), (C)
Dorofeyeva (1989) i (D) Stearley i Smith (1993)
Openito je prihvaeno da je rod Oncorhynchusnajudaljeniji u porodici
Salmoninae, a prate ga rodovi Salmo iSalvelinus. Norden (1961) smatra da je
svaki rod monofiletski, i da se grana zasebno od debla (Slika 8, A). Kendall i
Behnke (1984) smatraju da su sva tri "problematina" roda (Brachymystax,
Hucho i Salvelinus) potekla iz jedne monofiletske grupe (Slika 8, B).
Dorofeyeva (1989) na osnovu osteolokih analiza smatra da su rodovi
Brachymystax, Hucho i Salvelinuspotekli s jedne, a rod Salvelinussa druge
monofiletske strane (Slika 8, C). Stearley i Smith (1993) odvajaju rodove
Brachymystax, Hucho i Salvelinusu dvije zasebne monofiletske grane, pa u
jednu spadaju rodovi Hucho i Salvelinus, a u drugu rod Brachymystax (Slika
8, D).
Tek nakon ulaska molekularne tehnologije u podruje istraivanja
sistematike Salmonidae, dobiven je toan i ope prihvaen poloaj spornih
rodova.
-
7/24/2019 Salmo trutta
21/146
23
Sekvencioniranjem hormona rasta (GH2C) Oakley i Phillips (1999)
dokazali su da je rod Braxhymystax napredni predstavnik roda Hucho, te
odbacili hipotezu o Braxhymystaxukao rodu arhainih salmonida.
Slika 9: Brachymystax lenok(foto Schffman)
Slika 10:Acantholingua ohridana
(http://www.ittiofauna.org/webmuseum/acantholingua_ohridana/index.htm)
Predmet istraivanja Phillipsa i sur. (2000) je sistematsko mjesto roda
Acantholingua. Sekvencioniranjem hormona rasta (GH2C), te dijela
ribosomske DNA (ITSI) i citokromab na mitohondrijalnoj DNA ustanovili su da
je rodAcantholinguafilogenetski vrlo blizu rodu Salmo.
Snoj i sur. (2002b) prouavali su mtDNA (kontrolnu regiju i citokrom bgen) i nuklearnu DNA (dio laktat dehidrogenaze C1 gena). Na osnovu
sekvencioniranja navedenih dijelova izvedeno je filogenetsko stablo (Slika
11).
-
7/24/2019 Salmo trutta
22/146
24
Slika 11: Sistematika porodice Salmondiae, s posebnim osvrtom na odnose
izmeu rodova Salmothymus, Acantholingua i Salmo, na osnovu
sekvencioniranja kontrolne regije mtDNA i citokroma b, iz nuklearne DNA
(Snoj i sur, 2002)
Kako su se rodovi Salmothymus, Acantholingua i Salmopokazali jako
bliski, smjeteni su u zasebnu skupinu, poput rodova Salvelinus,
Oncorhynchusi ostalih. Upravo taj podatak ukazuje na nepravilnosti prijanjih
klasifikacija. Blizak odnos izmeu rodova Salmo i Salmothymuspotvren je i
analizom LDH gena, koji je utvren samo kod predstavnika rodova
Salmothymus, Acantholingua i Salmo, to ga ini vanim filogenetskim
markerom.
U narednim istraivanjima filogenetskih odnosa analizirani su LDH i
ITS1 gen (Snoj, 2003), kako bi se odredio toan poloaj roda Salmothymusu
Salmoskupini.
-
7/24/2019 Salmo trutta
23/146
25
Slika 12: Sistematika porodice Salmoniae na osnovu sekvencioniranja
kontrolne regije mtDNA, citokorma b, LDH-C1* i ITS1 gena nuklearne DNA
(Snoj, 2003).
Unutar roda Salmoprisutna su tri ogranka; S. salar, S. truttakompleks
sa S. marmoratus i trei A. ohridana i S. obutusirostris, koji predstavlja
evolucijski prijelaz izmeu Atlantskog lososa i potone pastrve.
Na osnovu sekvencioniranja kontrolne regije mitohondrijalne DNA(Snoj i sur., 2002b; Snoj, 2003) utvrena je bliska veza podvrste
Salmothymus obtusirostris oxyrhynchusi rodova SalmoiAcantholingua(Slika
12). Filogenetsko drvo proizalo iz analize mtDNA i nuklearne DNA ukazuje
da su podvrste Salmothymus obtusirostris oxyrhynchus i Acantholingua
sestrinske vrste, znatno blie sa S. trutta, nego sa S. salar. Stoga, rodovi
Salmothymus i Acantholingua, smatra autor, predstavljaju posebni ogranak
koji se filogenetski nalazi izmeu S. salar i S. trutta. Ovo otkrie pobija
dananju klasifikaciju roda Salmothymus kao zasebnog roda, i nameenjegovu reklasifikaciju na razinu vrste unutar roda Salmo.
0.01
Salvelinus fontinalis
Oncorhynchus mykiss
Salmo salar
SSaallmmootthhyymmuussoobbttuussiirroossttrriiss
Acantholingua ohridana100
Da
At
Ma
Ad81
94
100
100
Salmo trutta/ marmoratuscomplex
Salmo obtusirostris
-
7/24/2019 Salmo trutta
24/146
26
1.1.2. Metode razlikovanja ribljih populacija
Ribe su najbrojnija grupa kraljenjaka sa 24 600 razliitih vrsta (Nelson,
1994). Da bi opisali i sistematski odredili razliite vrste, sistematiari su razvili
razliite metode.
1.1.2.1. Morfoloke metode razlikovanja ribljih populacija
Danas postoje brojne metode kojima je mogue odrediti genetsku
strukturu neke populacije. Najstarije, a ipak jo uvijek najvie koritene
metode, su klasine morfoloke metode, morfometrijske i meristike metode.
Razlozi njihove iroke koritenosti su jednostavnost i pristupanost, a takoer
i ekonomski znaaj. Morfometrija je podruje istraivanja gdje se
kvantitativnim analizama opisuje oblik i veliina neke morfoloke jedinke ili
karakteristike (Oxnard, 1978). Morfometrijskim metodama utvruju se
dimenzije pojedinih dijelova tijela, kao i odnosi meu njima. Pri tome je, radi
pouzdanosti usporedbi, potrebno voditi rauna o starosti i spolu usporeivanih
riba. Ovakva klasina metoda odnosa pojedinih tjelesnih duina pokazala se
posebno prikladnom za utvrivanje ekolokih utjecaja na morfologiju riba
(Treer i sur., 1995; 2000). Za prikazivanje morfolokih razlika izmeu genetski
bliskih populacija ili taksona riba, bolje rezultate daje metoda vezane mree
(truss metwork), kojom se mjere elementi oblika, bazirani na linearnim
mjerenjima izmeu homolognih kljunih anatomskih toaka (Delling i sur.
2000). Uz duine na tijelu riba, morfometrijskim osobinama pripadaju i one
unutar tijela, kao to su npr. duina probavila, duina branhiospina, promjer
ikre i dr. Vanjski utjecaji mogu bitno djelovati na morfometrijske osobine, jer
su njihovi heritabiliteti (h2) u pravilu vrlo niski (Tave, 1993). Morfoloka
istraivanja, kako ona to se bave vanjskom morfologijom, a tako i ona
osteoloka, esto su izvor podataka za analizu filogenetskih odnosa pojedinih
vrsta riba (Shaposhnikova, 1975). Zadatak takovih istraivanja je da se utvrdi
stanje odreenih karakteristika i njihova uestalost u istraivanim vrstama.
Time je omogueno utvrivanje statusa nekih karakteristika u filogenetskom
-
7/24/2019 Salmo trutta
25/146
27
smislu, odnosno da li su one odavno prisutne u populaciji (pleizmorfne) ili su
izvedene (apomorfne), (Hening, 1966).
Za razliku od morfometrijskih osobina, meristike osobine imaju znatno
vei stupanj nasljeivanja, a time i veu pouzdanost u razlikovanju ribljih
populacija. To su parametri koji se na tijelu riba mogu izbrojiti, kao npr. brojbica u perajama, broj ljuski u bonoj pruzi, iznad i ispod nje, broj kraljeaka i
dr. U genetskim istraivanjima posebno znaajan u razlikovanju ribljih
populacija pokazao se broj branhiospina (Alegria Hernandez, 1985).
1.1.2.2. Genetike metode razlikovanja ribljih populacija
Funkcijska jedinica DNA molekule to se pri reprodukciji prenosi sa
roditelja na potomstvo zove se gen. Geni zajedno s faktorima okoline uvjetuju
razliita tjelesna obiljeja i ponaanja. Razliiti oblici pojedinog gena su
alelomorfni geni ili aleli (Stryer, 1995). Sloenim uklapanjima molekule DNA i
proteina nastaju kromosomi. Svaki organizam ima karakteristian set
kromosoma koji se zove kariotip. Diploidni organizmi posjeduju dvije kopije
jednog kromosoma, pri emu je jedan naslijeen od majke, a drugi od oca. Na
kromosomu se nalazi veliki broj gena. Lokus oznaava poloaj gena na
kromosomu. Tako na svakom lokusu diploidni organizmi imaju dva alela,
jedan je na majinskom, a drugi na oinskom kromosomu. Homozigoti su oni
organizmi koji imaju jednake alele na lokusima, odnosno jednak slijed
nukleotida na oba alela. Kod heterozigota to nije sluaj (Lewin, 2000).
Molekularni marker je sekvenca na DNA molekuli ili proteinu koja se
moe lako detektirati i ije je nasljeivanje mogue izuavati. Varijabilnost ili
polimorfizam ini molekularni marker korisnim u genetskom razlikovanju
populacija (Ford-Lloyd, 1996).Molekularna sistematika bavi se razvojem makromolekula i na toj
osnovi rekonstruira povijest gena i organizma, a ire gledano, objanjava
genetsku razliitost (Moritz i Hillis, 1996).
Molekulu DNA nalazimo u jezgri i u mitohondrijima. Kod riba, veliina
nuklearnog genoma kree se od 0,3 do 4 bilijuna parova baza (Ohno, 1974),
-
7/24/2019 Salmo trutta
26/146
28
a mitohondrijalnog genoma od 14 000 do 20 000 parova baza (Park i Morgan,
1994).
Polimorfizam na DNA razini nastaje kao rezultat tokastih mutacija i
pogreki prilikom replikacije. Istraivanje tih varijacija postalo je mogue
zahvaljujui razvoju tehnika DNA analize, ponajprije otkriem restrikcijskihenzima, koji reu molekulu DNA na fragmente, te razvojem lanane reakcije
polimeraze (PCR), koja omoguuje amplifikaciju fragmenta DNA od
minimalnog uzorka.
Metodoloka podruja molekularne genetike, koja se esto u
istraivanjima koriste su: aloenzimi, mitohondrijska DNA i ponavljajue
sekvence DNA molekule, mikrosateliti.
1.1.2.2.1. Aloenzimi
Sedamdesetih godina u molekularnoj populacijskoj genetici riba glavni
alat bili su enzimi. Razlikovanje alelnih varijanti proteina (aloenzima) pomou
elektroforeze pokazalo se vrlo uspjeno pri istraivanju genetske razliitosti.
Aloenzimi kao genetski markeri su vrlo uvjerljivi i relativno se lako koriste,
meutim, potrebno je spomenuti i njihove mane pri koritenju kod nekih ribljih
vrsta. Ponajprije se pojavio problem kada se utvrdilo da je njihova varijabilnost
kod nekih vrsta znatno niska. Osim toga, esto se nalaze na vrlo malom
kodirajuem dijelu genoma i teko ih je detektirati elektroforezom. Za
istraivanje tom metodom potreban je vei uzorak tkiva, koji ako se due uva
dolazi do njegove degradacije (Carvalho i Hauser, 1994). U ranijim studijama
enzimski lokusi su prvo koriteni kao biokemijski markeri ribogojilinih linija,
radi otkrivanja i popravljanja rijetkih alela (Utter i Seeb, 1990), tek kasnije i
kao dijagnostika za razlikovanje domaih od divljih populacija. Osim toga,
enzimski polimorfizam je bio efikasno koriten kao genetski marker pri
odreivanju strukture populacija razliitih ribljih vrsta. Meutim, javila se
potreba za vie polimorfnim markerima pri detektiranju inbridinga u
populacijama, u studijama uspjeha krianja divljih populacija.
-
7/24/2019 Salmo trutta
27/146
29
1.1.2.2.2. Mitohondrijska DNA
Mitohondrijska DNA molekula ima jednostavnu strukturu i organizaciju,
zatvorenog je i krunog oblika. Vrlo je znaajan dio genoma i nalazimo je u
svakoj stanici sa 0.0006% ili 1% ukupne mase stanine DNA (Cables, 2001).Duga je od 14 do 20 kbp, a sadri 37 gena, dva ribosomska DNA (rDNA)
gena, 22 transverzna RNA (tRNA) gena i 13 gena to kodiraju proteine
ukljuene u transport elektrona ili ATP sintezu. Na mtDNA se nalaze dijelovi
za kodiranje nasljednih proteina: citokroma b, tri podjedinice citokrom
oksidaze, tri podjedinice ATP sintetaze i sedam podjedinica NADH
dehidrogenaze. Takoer sadri i kontrolnu regiju (engl. D-loop region), duine
oko 1000 bp sa sekvencama koje djeluju u zaetku replikacije i transkripcije
(Harrison, 1989). Dok su geni za rRNA molekule izuzetno konzervativni,podruje kontrolne regije esto je podlono promjenama (Shedlock i sur.,
1992). Odreeni segmenti kontrolne regije imaju razliit stupanj varijabilnosti.
Najbolje je sauvan njen centralni dio, koji je posebno bogat citozinskim i
gvaninskim bazama, duine 270 bp (Shedlock i sur., 1992). Velika
varijabilnost kontrolne regije objanjava se time to jedan od dva lanca
zavojnice biva premjeten sintezom novog lanca tijekom replikacije. Kontrolna
regija je kod riba dosta duga i esto sadri tandemski ponavljajue sekvence.
Mitohondrijska DNA (mtDNA) je izuzetno vrijedan genetski marker u
populacijskoj i evolucijskoj biologiji. Razlog tome je, to je relativno lako
izolirati iste homologne sekvence, budui da je prisutna sa velikim brojem
kopija - do 1000 po stanici. Jednostavna organizacija, materinsko
nasljeivanje i odsutnost rekombinacija uz visoki stupanj mutacija, ine
mtDNA idealnim markerom za istraivanje strukture populacija (Zhang i
Hewitt, 1996). Pri promatranju strukture neke populacije, mtDNA je vrlo
korisna, bilo da se radi o razlikama izmeu razliitih vrsta (interspecifina
divergenca) ili unutar pojedine vrste (intraspecifina divergenca). MtDNA kao
molekularnim markerom mogue je razluiti strukturu populacije i pratiti
intraspecifine varijacije pojedinih, geografski odvojenih populacija (Snoj,
1997).
Radi materinskog nasljeivanja mtDNA replicira se zasebno od
nuklearne DNA, pri emu samo dio populacije prenosi mtDNA na potomstvo.
-
7/24/2019 Salmo trutta
28/146
30
Mitohondrijalni geni predstavljaju neprekinutu liniju genetske informacije
unatrag do prve enke ili populacije enki (Cables, 2001). Zbog haploidnosti
mitohondrijalnog genoma, efektivna veliina populacije za mtDNA je samo
jedna etvrtina nuklerane DNA (Nei i Tajima, 1981). Pri tome ne dolazi do
rekombinacija, kao to je sluaj sa nuklearnom DNA, ve se mtDNA prenosinepromijenjena na potomstvo. Magoulas i Zouros (1993) navode da
materinsko nasljeivanje mtDNA nije iskljuivo, tako u sluajevima
heteroplazmije udaljenih mitohondrijskih linija to nije sluaj. Postotak zamjene
nukleotida u mt DNA je 5 do 10 puta vei nego u nuklearnoj DNA, izmjerena
je vrijednost od 5,7 x 10-8 supstitucija za pojedinano nukleotidno mjesto za
godinu dana (Brown i sur. 1982). Pretpostavljajui konstantnim stupanj
promjene mtDNA sekvence uz procjenu postojee razliitosti, mogue je
izraunati vrijeme kada su dvije vrste dijelile istog enskog pretka. Stupanj ukojem mtDNA akumulira mutacije je 2 4% u milijun godina (Lewin, 2000).
Signifikantne razlike mtDNA u razliitim geografskim podrujima i materinsko
(klonalno) nasljeivanje ine mtDNA efikasnim genetskim markerom za
prouavanje evolucije, ukljuujui migracije, introdukcije i uska grla
populacija. Ti markeri uz razlikovanje populacija i identificiranje podrijetla riba,
omoguuju ispitivanje efikasnosti uvoenja pojedinih linija u akvakulturu, a
vrlo su efikasni za kontrolu djelovanja unesenih linija na domae autohtone
vrste (Li i sur., 1993). Usporedbom mtDNA sa sekvencama koje se prenose
sa oba spola (autosomalni geni) i onima to ih prenose samo mujaci,
mogue je uoiti znatne razlike u strukturi populacije izmeu mujaka i enki,
te ukazati na razlike u njihovoj ekologiji i ponaanju (Harrison, 1996).
Mnoge studije u odreivanju stupnja razliitosti izmeu i unutar
populacija koriste se tehnikom rezanja mtDNA s restrikcijskim
endonukleazama (engl. restriction fragment length polymorphism RFLP), pri
emu se molekula razree specifinim restrikcijskim enzimima, a potom se
produkti odvajaju po veliini koristei gel elektroforezu. Restrikcijska mjesta se
mapiraju, osnosno biljei se njihova prisutnost ili odsutnost. Koritenje ove
tehnike nije toliko preporuljivo pri odreivanju razlika izmeu vrsta i viih
taksonomskih jedinica (Dowling i sur., 1990).
Mitohondrijska DNA regija je dobro prouena kod razliitih ribljih vrsta.
Poznavanje i koritenje univerzalnih zaetnih nukleotida (engl. primer) za
-
7/24/2019 Salmo trutta
29/146
31
amplifikaciju sekvenci lananom reakcijom polimeraze, uinilo ju je vrlo
prihvatljivim alatom u molekularnoj genetici kod riba. Podruja gdje su
smjeteni geni za kodiranje proteina i podruje kontrolne regije, pokazala su
se posebno korisnima pri analizi odnosa nedavno odvojenih populacija.
Meutim, ta podruja radi pojave viestrukih supstitucija nisu dovoljna prianalizi viih taksonomskih jedinica, pa se pri takvim istraivanjima koriste
konzervativnija podruja poput 12S i 16S ribosomskih RNA gena (Stepien i
Kocher, 1997).
Evolucija mtDNA sekvence je dobro prouena kod riba. Zamjena baza
se dogaa dosta esto, no struktura mtDNA i poredak gena je jako
konzervativan. Budui da se mtDNA prenosi kao jedan gen, treba biti oprezan
pri donoenju zakljuaka o itavoj populaciji, jer se evolucija pojedinog gena
moe razlikovati od evolucijskog prosjeka itavog genoma.Citokrom b je vjerojatno najbolje prouen gen u mtDNA kod riba. On
ima ulogu u kodiranju proteina vanih u procesu disanja kod staninog
metabolizma. Citokrom b se vrlo esto koristi kod istraivanja strukture i
porijekla ribljih populacija. Tako ga Basely i Bernatchez (2001) koriste uz
mikrosatelite kod jezerske ozimice (Coregonus clupeaformis), a Sunik i sur.
(2001) prouavaju genetske strukture razliitih populacija lipljena (Thymallus
thymallus).
-
7/24/2019 Salmo trutta
30/146
32
1.1.2.2.3. Ponavljajua DNA
Ponavljajuu DNA molekulu nalazimo u dva oblika; kao rasprenu i kao
tandemski ponavljajuu. Rasprenu ponavljajuu DNA molekulu dijelimo sobzirom na broj ponavljanja na: duge rasute elemente (LINE) koji su dui od
1000 baza i kratke rasute elemente (SINEs), koji su krai od 500 baza. Ako je
prisutno mnogo kopija, oko 1000 jedne ponavljajue jedinice, tada govorimo o
satelitima. Pri manjem broju ponavljanja koristimo termine minisateliti i
mikrosateliti. Minisateliti nisu posebno prihvaeni u ribarstvu, pa je veina
istraivanja koncentrirana na drugu klasu ponavljajue DNA, mikrosatelite.
1.1.2.2.3.1. Mikrosateliti
Mikrosateliti su otkriveni u eukariotskim stanicama prije vie od
petnaest godina, no njihovo postojanje u poetku nije pobuivalo vei interes
znanstvenika (Jarne i Lagoda, 1996). Tada su nazvani beznaajna DNA
(engl.junk DNA), iako je vrlo brzo otkrivena njihova vrijednost kao genetskih
markera. Termin mikrosateliti odnosi se na najmanje ponavljajue jedinice.
Sastoje se od jednostavnih ponavljajuih sljedova nukleotida, veliine od 2 do
6 parova baza, npr. (TG)n ili (AAT)n i rijetko sadre vie od 70 ponavljajuih
jedinica. Brojni su u eukariotskim genomima, no nalaze se i u prokariota, ali
sa manjom uestalou. Nalaze se po cijelom genomu, u kodirajuim i u
nekodirajuim regijama. Manji broj ih se nalazi na podruju centromernih i
telomernih regija (Tautz, 1993). Ipak, izgleda da svaki gen ima jedan
mikrosatelit.
Mikrosateliti su prisutni u genomu svih do sada prouenih organizama.
Genom riba je vrlo bogat tim sekvencama, pa u genomu potone pastrve
nalazimo od oko 33 000 do 109 000 mikrosatelita (Estoup i sur. 1993). Vrlo su
pogodni za istraivanja, jer se uspjeno mogu izolirati iz razliitih materijala.
-
7/24/2019 Salmo trutta
31/146
33
Najee se izoliraju iz krvi i tkiva riba, ali ih je mogue izolirati i iz dlake, sline
ili izmeta (Constable i sur., 1995). Takoer se uspjeno izoliraju iz suhih ljuski
(Miller i Kapuscinski 1996), i iz otolita (Hutchinson i sur. 1999), te iz vrlo malih
koliina biolokog materijala, kao to je arheoloki materijal, koji moe
sadravati gotovo razgraenu DNA (Bruford i sur., 1998). Mogunost izolacijemikrosatelita iz vrlo malih dijelova biolokog materijala uinio ih je korisnima
pri istraivanju rijetkih i ugroenih vrsta (Queller i sur., 1993).
Zbog ponavljajuih sljedova nukleotida koje sadre, mikrosateliti su
izuzetno podloni pogrekama prilikom replikacije DNA. Taj se proces naziva
pogreno sparivanje iskliznutog lanca (engl. slipped - stand misparing) ili
klizanje (engl. slippage), a dovodi do skraenja ili produljenja DNA molekuleprilikom replikacije (Schltterer i Pemberton, 1994). Najea mutacija kod
mikrosatelita je promjena od jedne ponavljajue jedinice. Takav tip mutacija
omoguuje da lokusi evoluiraju procesom tzv. stepenaste mutacije (engl.
Stepwise Mutation Model SMM). Stupanjski mutacijski model moe se
pojaviti u dva podoblika: jednostupanjski (engl. single-step mutation model) i
dvofazni mutacijski model (engl. two-phase mutational model), (Dirienzo i sur.,
1994). U prvom se modelu pretpostavlja da mutacijske promjene dovode do
poveanja ili smanjenja u broju jedne ponavljajue jedinice, dok drugi modelukljuuje jednostupanjski mutacijski model, ali doputa i mutacije
ponavljajuih jedinica. Slatkin (1995) objanjava da je mutacija kod tih lokusa
proces s memorijom (tzv. konvergentna priroda memorije), odnosno, da se u
procesu mutacije novi mutant nadovezuje na prethodni alel, pa u tom sluaju
razlika u duini izmeu alela sadri informaciju koja ima filogenetiku
vrijednost. Razlika u duini izmeu dva alela daje informaciju o vremenu koje
je prolo od kada su ta dva alela dijelila jedan zajedniki, ancestralni alel.
-
7/24/2019 Salmo trutta
32/146
34
Slika 13: Stvaranje polimorfizma DNA sekvence pogrenim sparivanjem baza,
ispadom dijela sekvence
a) Ispad unatrag uzrokuje inserciju
b) Ispad naprijed uzrokuje deleciju (Strachan i Read, 1996)
-
7/24/2019 Salmo trutta
33/146
35
Brzina mutacije mikrosatelita je izuzetno velika. Spontana mutacija za
mikrosatelitske lokuse je 10-2 do 10-4 po generaciji, to je znatno vie od
promjena na enzimima od 10-6 po generaciji (Nei, 1987). To dovodi do
promjene u broju ponavljajuih nukleotida, odnosno do produenja ili
skraenja lanca DNA tijekom replikacije. Mutacije su prisutne i koddeseterostrukog ponavljanja dinukeotidne sekvence. Stupanj polimorfizma je
razmjeran broju ponavljanja osnovnog motiva. Mutacijski stupanj kod
dinukleotidnih ponavljanja je za 1,5 do 2 puta vei od mutacijskog stupanja
tetranukleotidnih ponavljanja, dok je stupanj mutacije kod tronukleotidnih
ponavljanja, izmeu ova dva (Chakraborty i sur., 1997).
Mikrosatelite dijelimo u tri skupine:
- potpuni mikrosateliti (CACACACACACACACACACA)- sastavljeni mikrosateliti (CACACACACAGAGAGAGAGA)
- prekinuti mikrosateliti (CACATTCACACATTCATTCA)
Sastavljeni i prekinuti mikrosateliti pokazuju manji stupanj polimorfizma od
potpunih mikrosatelita (Jarne i Lagoda. 1996).
Visoki stupanj polimorfnosti, kodominantnost (heterozigoti se razlikuju
od homozigota) te jednostavan Mendeljevski nain nasljeivanja, ini
mikrosatelite vrlo popularnim molekularnim markerima (Page i Holmes, 1998).
Zahvaljujui njihovom visokom stupnju polimorfizma, ti markeri su se pokazali
korisnima u istraivanju vrsta s malim enzimskim varijacijama kao to je npr.
atlantski losos (Salmo salar), (Gavin i sur. 1996) i jezerska zlatovica
(Salvelinus alpinus),(Brunner i sur. 1998).
Mikrosateliti su vrlo korisni pri istraivanjima genetske varijacije u
populacijskoj genetici, jer se lako otkivaju pomou PCR tehnike i jer se razlika
u alelima od samo 1 bp moe uoiti na visoko rezolucijskim gelovima (Hansen
i sur., 2001). Lananu reakciju polimeraze je mogue dobro optimizirati pa je
mogue u jednom procesu amplificirati vie razliitih lokusa. Mikrosateliti se
esto koriste pri odreivanju roditeljstva, srodnosti i identifikaciji jedinki
(Queller i sur., 1993). Radi velikog polimorfizma mnogi mikrosateliti
omoguuju uspjenu identifikaciju jedinki i odnosa unutar porodica. To
ukljuuje veliki broj mikrosatelita (engl. DNA fingerprinting), koji predstavljaju
-
7/24/2019 Salmo trutta
34/146
36
razliite genotipove. Ti markeri omoguuju istraivaima da identificiraju
srodstvo i vezu ne samo u prvoj, nego i u daljnjim generacijama, a to
omoguuje analizu reprodukcijskog uspjeha i fitness pojedine jedinke
(Crivelli i sur. 2000). Aliah i suradnici (2000) ih koriste pri istraivanju bliskih
linija, kod populacija koje su ugroene uskim grlom (engl. bottlenecks) kaorezultatom krianja.
Ono to bitno pridonosi popularnosti mikrosatelita kao markera je da su
mikrosatelitski lokusi bliskih vrsta gotovo jednaki, pa je stoga mogue koristiti
iste zaetne nukleotide i procedure. Meutim, kod filogenetski udaljenih vrsta
ipak je potrebno ponovno izolirati nove lokuse, jer ne postoje univerzalni
zaetni nukleotidi (Schltterer i Tautz, 1992).
Duina alela mikrosatelitskog lokusa odreuje se umnaanjem
odreenog lokusa pomou lanane reakcije polimerazom (PCR). Meutim,prije nego to se mikrosatelitski lokus umnoi potrebno je spoznati sljedove
baza koji se nalaze neposredno uz istraivani lokus, tada je mogue napraviti
zaetne nukleotide. Za neke ivotinje postoji vei broj mikrosatelita. Te
podatke je mogue pronai u literaturi ili u raunalnim bazama podataka
(EMBL ili GenBank). Ako za istraivanu vrstu na postoje ve otkriveni
mikrosateliti, tada pristupamo analizi izolacija mikrosatelitskih lokusa i njihovih
postranih sljedova (Schltterer, 1998).
Jedan od problema koji se javlja pri interpretaciji rezultata nakon
elektroforeze je pojava niza odjeljaka (engl. stutter bands), a ne samo jednog
ili dva (ovisno da li se radi o homozigotu ili heterozigotu). Taj problem je
naroito izraen kod dinukleotidnih ponavljanja nukleotida. Obino je odjeljak
najveeg intenziteta onaj oekivani, no razlike u intenzitetu nisu dovoljne da bi
se sa sigurnou moglo zakljuiti koji je odjeljak ishodini alel. Nastanak
dodatnih odjeljaka rezultat je klizanja DNA (engl. slippage) za vrijeme PCR
umnaanja in vitro(Schltterer, 1998).
-
7/24/2019 Salmo trutta
35/146
37
1.1.3. Ouvanje genetske razliitosti ribljih populacija
Genetska varijabilnost je osnova bioloke evolucije svega ivoga, pri
emu je posebno vana genetska varijabilnost unutar vrste, jer je nuna zauspjeno prilagoavanje promjenama okolia i za preivljavanje vrste. S
gubitkom genetske razliitosti dolaze posljedice razliitog stupnja, pri emu je
najtraginija ona to dovodi do izumiranja vrste. Bioloka razliitost je u prirodi
hijerarhino organizirana. Svaki ekosustav se sastoji od velikog broja jedinki
koje su razliitim filogenetskim vezama povezane unutar i meu vrsta. Osim
toga, i svaka evolucijska linija ima svoj vrsni diverzitet. esto je potrebno
poznavati izvor i nain bioloke raznolikosti za uspjeno ouvanje neke vrste
(Vida, 1994, Sunik, 2001).Evolucijski signifikantne jedinke (engl. ESU; Evolutionary Signifacant
Units) su populacija ili skupina populacija koje su reproduktivno izolirane od
drugih populacija iste vrste i predstavljaju vaan element u genetskoj
raznolikosti vrste (Waples, 1991). Najprimjerenije za ouvanje bile bi one
vrste koje su autohtone u nekom geografskom podruju i genetski su to vie
udaljene od srodnih vrsta (Maitland, 1995).
Na Konferenciji o biolokoj raznolikosti (Rio de Janeiro, 1992)
zakljueno je da su genetski razliite populacije primarne jedinice zaouvanje, bez obzira na njihov taksonomski status. Stoga se uspjeno
ouvanje temelji na genetskim razlikama meu jedinicama, bez obzira da li se
radi o vrsti, podvrsti ili o lokalnoj populaciji (Moritz, 1994).
Hibridizacija je meusobno krianje individua iz genetiki dalekih
populacija (Rhymer i Simberloff, 1993). Hibridne zone su obino uski prostori
gdje se susreu i mrijeste genetiki razliite populacije. Za visok postotak
hibridizacije izmeu bliskih ribljih vrsta zasluno je nekoliko faktora:
gubitak ili smanjenje prirodnih stanita neke vrste
poveanje stanita od strane neke vrste
akvakultura
introdukcija
vanjska oplodnja
-
7/24/2019 Salmo trutta
36/146
38
slab mehanizam izolacije
nejednaka prisutnost obaju roditelja
kompeticija za mali mrjestilini prostor (Campton, 1987).
Hibridizacija je esta pojava u riba. Uoeno je da se hibridizacija u ribapojavljuje mnogo ee nego u ostalih skupina kraljenjaka, a razlog tome
pripisuje se vrlo estoj vanjskoj oplodnji. U ribljim populacijama uoeno je
krianje unutar rodova (Avise i Saunders, 1984), kao i izmeu razliitih rodova
(Verspoor, 1988). Formiranje hibridnih populacija izmeu prirodnih i unesenih
vrsta je vrlo esta pojava meu salmonidima u SAD (Allendorf i Leary, 1988),
kao i u Europi (Jordan i Verspoor, 1993). Vrste koje se u velikom postotku
sastoje od hibrida karakterizira velik broj srodnih oblika sa slinom ekologijom
i stanitima.
Hibridizacija moe biti prirodna ili uvjetovana ljudskim faktorom
antropogena hibridizacija. esto je vrlo teko utvrditi na koji nain je do
hibridizacija dolo u nekoj populaciji. Allendorf i suradnici (2001) mogunost
nastanka hibridizacije razvrstavaju u est tipova, od kojih se prva tri tipa
odnose na prirodnu hibridizaciju, a ostala tri na antropogenu hibridizaciju:
1. Prirodni tip hibridaHibrid koji je nastao krianjem u davnoj prolosti,
a danas je ugroena vrsta kojoj je potrebna zatita. Hibridizacija
izmeu ribljih vrsta esto je vezana uz prirodne promjene i geoloke
dogaaje. Ledeno doba pleistocena jako je doprinjelo promjeni stanita
brojnih ribljih vrsta i utjecalo na karakteristike i stupanj povezanosti
vodenih podruja (Bernachez i Wilson, 1998). Riblje populacije ranije
izolirane ledom, mijeale su se pratei povlaenje leda, to je uvelike
omoguilo hibridizaciju.
2. Prirodna introgresijaDvije vrste ive na istom podruju, razlikuju se
fenotipski i ekoloki, no njihova genetska udaljenost je mnogo blia,
nego to je za oekivati za promatranu vrstu. Stoga dolazi do
povremene hibridizacije izmeu tih dviju vrsta. Populacija nastala
nakon ovakve hibridizacije sadri i alele od druge vrste, no daljnja
-
7/24/2019 Salmo trutta
37/146
39
hibridizacija ne smanjuje frekvenciju tih alela. Takva introgresija je dio
evolucijskog procesa.
3. Prirodne hibridne zoneiroka podruja na kojima zajedno ive dvije
populacije, populacija hibrida i populacija njihovih davnih roditelja.
Prirodna selekcija uz stanine razlike dovela je do odranja roditeljskihi hibridnih populacija. Openito, veliina i stabilnost hibridne zone ovisi
o stupnju protoka gena, razliitostima izmeu roditelja i hibrida u
genotipskom fitnessu, veliini razliitosti genskih frekvencija izmeu
roditeljskih populacija, stupnju populacijske strukture i stupnju
promijene okolia.
4. Hibridizacija bez introgresije Obuhvaa hibridizaciju izmeu
autohtone i alohtone vrste, no uz slabo preivljavanje hibrida prve
generacije. Osnovni problem u ovom sluaju je gubitak reprodukcijskogmaterijala.
5. Uvelike prisutna introgresijaHibridizacija sa introgresijom je uvelike
prisutna tamo gdje se na istom podruju nalaze dvije vrste koje se
uspjeno razmnoavaju. esto se u udaljenim i nepristupanim
predjelima mogu nai iste populacije takovih vrsta, pa se u smislu
zatite i obnavljanja upravo na njih treba koncentrirati.
6. Potpuna hibridizacija populacije Prirodna populacija je jako mala,
ako uope i postoji. Kad je hibridizacija jednom zapoela, teko ju je
zaustaviti, naroito kada su hibridi fertilni a razmnoavaju se i
meusobno i sa roditeljima. Nakon nekoliko generacija takvog procesa
dolazi do stvaranja populacije koja se sastoji samo od jedinki hibridnog
porijekla. Tada je potrebno je zatiti hibride jer je to jedina mogua
opcija ako elimo izbjei potpuni gubitak vrste.
Problem hibridizacije dugo je bio podcijenjen i slabo prepoznat, pa se
nije na vrijeme sprijeilo unoenje novih vrsta u stanita i izmjena prirodnih
stanita, za to se ustanovilo da uvelike doprinosi ovoj pojavi (Allendorf i sur.,
2001). Vanost ljudskog faktora u hibridizaciji i gubitku ribljeg biodiverziteta
danas je jako poznat. Ljudske aktivnosti koje su dovele do promjena u
prirodnom stanitu nekih vrsta, to je posljedino dovelo do hibridizacije su:
izgradnja brana i kanala, smanjenje vodenog stupca radi koritenja vode za
-
7/24/2019 Salmo trutta
38/146
40
navodnjavanje poljoprivrednih povrina, zagaenje, uklanjanje submerzne
vegetacije. ovjek je svojim aktivnostima, prenoenjem jedne vrste u prirodno
stanite druge, doprinjeo da se ranije izolirane vrste susretnu i razmnoavaju,
uz to je i smanjenje mrjestilinog prostora doprinjelo je pojavi hibridizacije.
Meutim, neki hibridi su namjerno stvoreni sa ciljem da se poveaproduktivnost akvakulturnih linija ili mogunost ulova pri udiarenju (Pipas i
Bulow, 1998; Dowling i Secor, 1997).
Carvalho (1993) uvia da izolacija pojedinih ribljih populacija radi
nemogunosti migracija izmeu rijenih sustava, esto dovodi do vee
genetske raznolikosti i do prilagoenosti tih populacija za odreeno stanite.
Do promjene genetskog sastava populacija dolazi unoenjem genetski
neprimjerenih linija u rijene sustave, kao i njihovim krianjem sa pripadnicimaautohtonih populacija. Unoenje razliitih ribljih vrsta u otvorene vode
uglavnom ima za cilj poveanje veliine populacija radi sportskog ribolova.
Mnogo godina se prakticirao unos riba u nova im stanita bez ikakvih
razmiljanja o buduim posljedicama smanjenja bioloke raznolikosti.
Unoenjem novih vrsta ili populacija, kod izdvojenih populacija dolazi do
izmjene gena koji su nastali tijekom evolucije kroz milijun godina. Nastavak
takovog procesa vodi ka nenadomjestivom gubitku genetskog identiteta
pojedinih populacija i prema umjetnoj tvorbi jedne "mijeane" vrste bez
meupopulacijskih razlika (Avise, 1994). Posljedice toga su gubitak lokalne
genetske populacijske strukture i specifinih genotipskih kombinacija sa
potencijalnom adaptivnom vrijednou (Hansen i Loeschcke, 1994). Jedno od
moguih rjeenja za popravak stanja u tim vodama je unoenje autohtonih
jedinki, prethodno umjetno izmrijetenih sa ciljem da se povea broj
autohtonih jedinki. Uz to potrebno je sprijeiti unos tuih gena. Meutim
javljaju se i negativne posljedice pomonog unoenja, npr. razmnoavanje u
srodstvu sa ime se smanjuje ukupna genetska raznolikost (Berrebi i sur.,
1999).
Osnovna pravila u vezi ouvanja vrsta i populacija slatkovodnih riba, pri
emu je najvanije ouvanje prirodnih ekosistema i genetske strukture
populacija. postavili su Berrebi i sur. (1999). Genetska struktura populacija je
vana u poetku procesa zatite pa prvo odreujemo genetski identitet
-
7/24/2019 Salmo trutta
39/146
41
populacije a na osnovi njega odreujemo prikladne jedinke za ouvanje. Pri
uzgoju riba s namjerom ouvanja odreenih populacija, potrebno je prije
unoenja uzgojenih jedinki prouiti njihove morfoloke, ekoloke i genetske
osobine.
Meffe (1986) je ujedinio itav proces koji dovodi do ugroenosti ribljihpopulacija, te predlae neka pravila za upravljanje ugroenim populacijama.
Uzroci koji smanjuju genetsku raznolikost su: mala veliina populacije, efekt
uskog grla, sluajan tok alela, razmnoavanje u srodstvu, umjetna selekcija i
dugotrajno mijeanje sa ribogojilinim linijama. Sva ta djelovanja uzrokuju
poveanje homozigotnosti, gubitak polimorfizma i poveano izraavanje
recesivnih alela, to utjee na smanjenu sposobnost preivljavanja. S
genetskog stajalita, jedino pravilno upravljanje ribljim populacijama mora se
temeljiti na praenju genetske strukture prirodnih i uzgojenih populacija,uporabi veeg broja roditeljskih jedinki pri uzgoju, selektivnom razmnoavanju
koje bi sprijeilo razmnoavanje u srodstvu, to kraem vremenu ivota
potomstva u zatoenitvu i odvojenom uzgoju razliitih genetskih linija ili
populacija. Nakon stavljanja uzgojenih jedinki u prirodnu sredinu, potrebno ih
je pratiti genetskim analizama i preko statistike ribolova. Osim identifikacija
populacije, potreban je opis cjelokupnog biolokog kompleksa, koji je nuan
za ouvanje ugroenih jedinki, jer mnoge rijetke i ugroene ivotinjske vrste
ive u manjim i izoliranim populacijama (Sunik, 2001).
Genetika zatite ivih organizama (engl. conservation genetics) bavi se
genetskim istraivanjima rijetkih ili ugroenih vrsta. Prouavajui imbenike
koji su utjecali na uestalost alela, pokuava se dokuiti evolucijski razvoj
populacije. Takva su saznanja vana za daljnja planiranja gospodarenja
odreenom vrstom u svrhu njenog ouvanja, odnosno ouvanja odgovarajue
genetske raznolikosti (Crivelli i sur., 2000). Genetika zatite ivih organizama
se takoer bavi istraivanjima u bliskom srodstvu, uspjenou
razmnoavanja, te openito istraivanjima genetske raznolikosti (Beaumont i
Bruford, 1999).
Ouvanje prirodnog stanita i genetskog polimorfizma vrlo je vano za
preivljavanje mnogih ugroenih vrsta, kao i onih vrsta ije je prirodno stanite
drastino smanjeno. Stoga je, naroito za ugroene populacije potrebno
-
7/24/2019 Salmo trutta
40/146
42
ouvati to vei stupanj heterozigotnosti u populaciji, jer je tada vei i postotak
preivljenja. Meutim vrlo esto je sluaj upravo suprotan, da ugroene
populacije imaju vrlo nizak stupanj heterozigotnosti, to je najee posljedica
efekta "uskog grla" (Carvalho, 1993).
Veliki problem hibridizacije u riba je to, to je potomstvo hibrida vrlo
esto fertilno pa se i dalje normalno razmnoava generacijama. Stoga je vrlo
vano uoiti i prepoznati hibrida, ali i vrlo sloeno. Do 1966. godine, u tu svrhu
su se koristile iskljuivo meristike i morfoloke metode. Detekcija hibrida
uporabom morfolokih metoda polazi od pretpostavke da e hibrid fenotipski
izgledati negdje izmeu obaju roditelja (Smith, 1992). Meutim, to esto i nije
sluaj, jer hibridi ponekad pokazuju i itav spektar roditeljskih fenotipova
(Campton, 1987), a ponekad uope i ne slie roditeljima. Morfoloke znaajkene omoguavaju otkrivanje da li hibrid pripada prvoj generaciji ili nekoj
daljnjoj.
Koritenje molekularnih markera uvelike olakava identifikaciju i opis
hibridnih populacija. Koritenje molekularnih markera zapoelo je s
proteinskom elektroforezom (aloezimima) sredinom ezedestih godina, a
sredinom osamdesetih godina, u tu svrhu koristi se i mtDNA. Dananje
prednosti u molekularnoj tehnologiji, naroito nakon mogunosti amplifikacije
pomou lanane reakcije polimerazom, znatno je povealo broj lokusa koji se
koriste u hibridizaciji. Osim toga, molekularne tehnike su vrlo pogodne za
male ugroene populacije, jer za istraivanje nije potrebno rtvovati ribu
(Taberlet, 1999). Perez i sur. (1999) vrlo su uspjeno koristili restrikcijski
enzim SacI pri razlikovanju hibrida od istih roditeljskih linija pastrva i lososa.
No, unato velikoj popularnosti molekularnih metoda, morfoloke analize su i
dalje uobiajene, najee zajedno sa genetskim markerima (Pipas i Bulow,
1998).
Procjena podudarnosti izmeu razliitih genetskih markera koji se
koriste u filogeografskim istraivanjima, danas je postala vanim pitanjem
(Avise, 2000), pa se velik broj istraivanja bavi odnosima izmeu populacija.
Oni koriste nekoliko razliitih genetskih markera na razliitim regijama DNA
molekule (Lu i sur., 2001). Podudarnost razliitih molekularnih tehnika
omoguuje toan uvid u evolucijsku povijest vrste, ali je znaajno i njihovo
-
7/24/2019 Salmo trutta
41/146
43
nepodudaranje, jer omoguuje bolje razumijevanje evolucijskog procesa i udio
selekcije i hibridizacije (Rieseberg, 1998).
Razpet i suradnici (2003) prouavali su hibride izmeu potone (Salmo
trutta) i mekousne (Salmo obtusirostis) pastrve u rijeci Neretvi. Izmeu te dvije
vrste u rijeci Neretvi postoje hibridi, a morfoloki se razlikuju od roditelja. Kojelokalni stanovnici ih nazivaju "kosor". Pomou tehnika mikrosatelita i
sekvencioniranja II introna gena laktat dehidrogenaze i C introna gena
hormona rasta na mtDNA, razdvojili su grupe - potone pastrve, mekousne
pastrve, njihove hibride. Znatna varijabilnost hibrida navodila je na to da su
hibridi fertilni.
Nekoliko imbenika treba uzeti u obzir kada se promatra potencijal
hibridne populacije. Jedan od njih je broj preostalih istih populacija. to jemanji broj preostalih istih populacija, potrebna je vea zatita preostalih
hibridnih populacija.
Mogunost obnavljanja prvotne populacije bez hibrida najbolje je
mogue onda kad se populacija sastoji od roditelja i hibrida prve generacije.
Tada se uz koritenje veeg broja dijagnostikih lokusa, odvoje iste jedinke
od hibrida. Obnavljanje populacije mogue je uz umjetni mrijest.
Primjer negativnog utjecaja uneenih potonih pastrva, uzgojenih u
ribogojilitu, na prirodnu populaciju glavatice (Salmo trutta marmoratus,
Cuvier 1817) vidljiv je u rijeci Soi u Sloveniji (Snoj, 1997). Uzgojene pastrve
imale su vrlo slab "homing" efekt koji je uzrokovao genetski tok izmeu
reproduktivno izoliranim prirodnim populacijama glavatice i potone pastrve,
koje su zauzimale razliite dijelove rijenog sustava. Situacija je bila znatno
oteana injenicom da su krianci potone pastrve i glavatice bili plodni.
Kako bi se ouvala ista glavatica u Sloveniji je razraen plan za
njezinu zatitu (Pov i sur., 1996):
Gospodarenje glavaticom ukljuuje prekid naseljavanja potone
pastrve i poveanje izlova krianaca i potone pastrve iz rijeka
jadranskog sliva.
Zatita stanita glavatice, naroito vodotoka sa istom glavaticom.
-
7/24/2019 Salmo trutta
42/146
44
Zatita glavatice, koja bi ukljuivala ouvanje biolokih i genetskih
obiljeja. Osnivanje rezervata sa glavaticom, koja bi se birala na prema
fenotipskim i prema raspoloivim genetskim markerima (Snoj i sur.,
1996; Snoj, 1997; Sunik i sur., 1997; Berrebi i sur., 2000). Sa
namjerom smanjenja negativnih posljedica unosa uzgojenih glavatica unjihova prirodna stanita, pastrve se neko vrijeme dre u ribogojilitu,
gdje se pokuavaju imitirati uvjeti to sliniji njihovom prirodnom
stanitu. Potomci se prvo smjetaju u uzgojne potoke, pri emu se
svake godine dio matine populacije zamjenjuje sa dijelom potomaka iz
rezervata.
Posljednjih godina hibridizacija je naroito dobila na popularnosti kao
znaajna sila u evoluciji (Harrison, 1993), naime vrlo esto je mogue hibridnu
zonu promatrati kao jedan "prirodni laboratorij", gdje se mogu promatrati
djelovanja i interakcije evolucijskih sila (Barton i Hewitt, 1989). Hibridi imaju
sposobnost formiranja multi genetskog kompleksa koji u odreenim
okolnostima moe dovesti do hibridske specijacije. Ipak, mnogo ee
genetske promjene izmeu hibridnih vrsta nisu reciprone, ve direktne, gdje
se geni jedne vrste uklope u genom druge vrste, odnosno dolazi do
introgresivne hibridizacije (Mayr, 1963), pri emu vrlo esto hibridi pokazuju
manji fitnessod roditelja.
Dugo se smatralo da populacije kod kojih je dolo do hibridizacije sa
genetski razliitim pripadnicima drugih populacija, ne bi trebale biti zatiene,
meutim danas postoje i suprotna miljenja. Avise (1994) smatra da se
hibridizacija kod veine organizama spontano dogaa u prirodi, a to bi znailo
da bi vrlo mali broj vrsta trebao biti uvrten u programe zatite. Stoga Hansen
i Loeschcke (1994) smatraju da se hibridne populacije ne bi trebale iskljuivati
iz programa zatite.
Uska distribucija endemskih slatkovodnih riba Mediterana ini ih vrlo
osjetljivim na promjene okolia. Osnovni razlog ugroenosti i nestanka
endemskih vrsta je unitavanje njihova prirodnoga stanita, a prate ga
organsko i industrijsko oneienje.
-
7/24/2019 Salmo trutta
43/146
45
Za mekousnu pastrvu moemo rei da je jedna od najugroenijih
slatkovodnih riba. Podruje koje naseljava je poprilino usko, pa njegovo
zagaenje ima drastine posljedice za ovu vrstu. Naglaenom smanjenju
njene brojnosti doprinose i drugi imbenici:
1. Nekontrolirano unoenje alohtonih vrsta u njena prirodna stanita(kalifornijska pastrva), kada dolazi do direktne kompeticije u
hranidbenoj nii i do genetikog oneienja (mekousna pastrva se
uspjeno kria s potonom pastrvom na prostoru gdje dijele ista
stanita).
2. Izgradnja pregrada i retencija koje postepeno dovode do zagrijavanja
vode. Temperatura od 20oC je letalna za mekousnu pastrvu.
3. Prekomjerno oduzimanje vode dovodi do smanjenja protoka i brzine
vode, to posebno za ljetnih mjeseci uvjetuje zagrijavanje vode.Smanjenje brzine vodenog toka ima za posljedicu manju koliinu
otopljenog kisika, na to je mekousna pastrva naroito osjetljiva.
Smanjen protok dovodi do nestanka brzica i slapova gdje
jednogodinje jedinke nalaze zaklon.
4. Organska i druga oneienja su posredno i neposredno uzrok
smanjenja populacije. Razgradnjom organske tvari dolazi do poveane
potronje kisika, a mekousna pastrva se pokazala vrlo osjetljivom na
smanjenje koliine kisika u vodi (Bonacci i sur., 1998).
5. Ribolov, naroito prelov, uzrokuje smanjenje prirodnih populacija, a s
time i inerpopulacijski i intrapopulacijski polimorfizm.
Mogunost ouvanja ove vrste bila bi ponajprije prestanak unosa
alohtonih kompeticijskih ribljih vrsta, njena potpuna zatita u smislu izlova,
nemijenjanje i neunitavanje njenih stanita, te uzgoj nasadnog materijala u
ribogojilitima, ije bi se potomstvo unosilo u prirodna stanita mekousne
pastrve. Ponovno obnavljanje unitenih i promijenjenih stanita vrlo je sloeno
i zahtijeva velika sredstva.
Zatita i obnavljanje promijenjenih i unitenih stanita vrlo je vana za
dugorono ouvanje ugroenih vrsta. Pri tome bi prednost trebale imati one
vode kod kojih utjecaj ovjeka nije prevelik i u kojima jo obitava vrsta ili
populacija koju elimo zatiti. Potreban je potpuni nadzor takovih voda, a sve
-
7/24/2019 Salmo trutta
44/146
46
aktivnosti koje bi negativno djelovale na ugroenu populaciju, treba svesti na
minimum (Sunik, 2001).
Filogeografija je znanost koja se bavi geografskim distribucijama
evolucijskih linija i geografskim procesima koji su utjecali na te distribucije saosvrtom na razliitost izmeu i unutar srodnih vrsta. Filogeografske studije su
uvelike doprinijele razumijevanju evolucijskog procesa u riba (Avise, 2000) i
pomou njih je poboljan opis geografskih distribucija, filogenetskih odnosa i
genetskih udaljenosti izmeu evolucijskih linija (Berningham i Moritz, 1998).
Kod filogeografskih istraivanja kao marker najvie je koritena
varijabilnost mtDNA. Razlog tome je njezina brza evolucija i materinsko
prenoenje bez intermolekularne rekombinacije (Avise, 2000). Meutim, zbog
toga to mitohondrijalni genom predstavlja samo mali fragment od ukupnogpovijesnog dogaaja, studije u kojima je koritena samo mtDNA esto su bile
upitne i podvrgavane kritikama (Palumbi i Baker, 1994). Razlog tome je to u
takvim studijama esto moe doi do pogrene interpretacije filogenetskih
veza, naroito u sluajevima kad je ukljuena i hibridizacija sa introgresijom
(Riesberg, 1998).
-
7/24/2019 Salmo trutta
45/146
47
1.1.4. Osnovne postavke populacijske genetike
Znanost koja se bavi promjenama nasljednog materijala unutar
populacije, zove se populacijska genetika. Ona je usko vezna za genotipske
promjene, a zadatak joj je objasniti rasprostranjenost genetskih varijacija, te
objanjenje porijekla, tijeka i evolucijskog znaenja takvih varijacija (Li i
Grauer, 1991).
Kvantitativno odreivanje genetskih varijacija mogue je provesti
pomou frekvencije (uestalosti) alela (p).
p = (2 (AA) + (Aa)) / 2n
Frekvencija (p) bilo kojeg alela (A) jednaka je dvostrukom broju
homozigotnih genotipova tog alela (AA), budui da svaki homozigot nosi iste
dvije kopije alela, uveanom za broj heterozigotnih genotipova koji sadre
ovaj alel (Aa), podijeljen sa brojem uzoraka (n), (Nicholas, 1996).
Iz alela nastaju razliiti genotipovi, frekvencija genotipova predstavlja
njihovu uestalost. Mjera genetske varijabilnosti je udio heterozigota u nekoj
populaciji. Uestalost alela a oznaava se kao q, stoga je u populaciji sa dva
alela ukupna suma frekvencija jednaka p + q = 1, jer uestalost alela u
populaciji slijedi binomnu raspodjelu.
Osnovni teorem populacijske genetike je Hardy-Weinbergov zakon
ravnotee. Poetkom prologa stoljea (1908. godine), engleski matematiar
Godfrey Hardy i njemaki lijenik Wilhelm Weinberg, neovisno jedan o
drugome, objavili su teorijski ogled kojim se mogu predvidjeti uestalosti
genotipova na odreenom lokusu. Matematiki opisi nastali iz ovih postavki
poznati su pod nazivom Hardy-Weinbergov zakon ravnotee. Ovaj zakon
predstavlja uvjet pod kojim su uestalosti alela i genotipova u diploidnim
organizmima, iz generacije u generaciju, jednake produktu uestalosti
uoenih alela, a matematiki je izraavamo sljedeim odnosom:
pi2 AiAi+ 2pipiAiAj
i i
-
7/24/2019 Salmo trutta
46/146
48
Da bi Hardy-Weinbergov zakon ravnotee bio valjan slijedei uvjeti
trebaju biti zadovoljeni: postojanje dovoljno velike populacije, nasumino
sparivanje unutar populacije, iskljuiti postojanje mutacije, selekcije i
migracije.Najee koriteni test u populacijskoj genetici je 2 test (Hi kvadrat
test). Njega dobivamo iz podataka o uoenoj (obs) i oekivanoj (exp)
uestalosti genotipova.
2= S (obs exp)2/ exp
Hardy-Weinbergov zakon testira se 2 testom, nakon odreivanja
udjela homozigota (Hom) i heterozigota (Het) prema formuli:
2= (Homobs Homexp)2/ Homexp+ (Hetobs Hetexp)
2/ Hetexp
1.1.4.1. Promjene genetskog materijala
Uzrok genetikim varijacijama su mutacije. Mogunost nastavljanja
evolucije ovisna je o novonastalim mutacijama koje se uspiju odrati u
populaciji, odnosno o tome da svi potomci u narednim generacijama naslijede
mutirani gen. Bez porasta uestalosti, mutacija e imati mali znaaj za
evolucijsku povijest neke vrste. Da bi se poveala uestalost mutiranom alelu,
osim same mutacije, moraju se razmotriti i drugi mogui imbenici, kao to je
prirodna selekcija, genetiki "drift", rekombinacija i migracije.
Stabilnost i varijabilnost genetskog materijala tijekom reprodukcije
osiguravaju postojanost vrste, dugoronu prilagodljivost populacija i bioloku
evoluciju. Maksimalna genetika stabilnost prednost je u populacijama koje su
dobro prilagoene na uvijete okoline, no prilagodba na nove selektivne uvijete
zahtijeva odreeni stupanj genetike varijabilnosti u populaciji. Svaka
promjena redoslijeda nukleotida u DNA ili strukture ili broja kromosoma u
stanici naziva se mutacijom. Neke mutacija uzrokuju smrt stanice, dok se
druge ustaljuju i stabilno nasljeuju iz generacije u generaciju. Takve mutacije
-
7/24/2019 Salmo trutta
47/146
49
mogu ili ostati prikrivene ili uzrokovati vidljive promjene fenotipa, odnosno
organizma. S obzirom na obujam genoma zahvaenog promjenom, mutacije
mogu biti genske, kromosomske i genomske.
Mutacije mogu uzrokovati razliite promijene:
supstitucije zamjene jednog nukleotida drugim. Zamjenenukelotida mogu se podijeliti na tranzicije i transverzije. Pod
tranzicijom se smatra zamjena pirimidinske baze drugom
pirimidinskom bazom ili jednog purina drugim purinom, dok se pod
transverzijom podrazumijeva zamjena pirimidinske baze purinskom
ili purinske pirimidinskom bazom;
delecije uklanjanje jednog ili vie nukleotida iz molekule DNA;
insercije - umetanje jednog ili vie nukleotida;
inverzije rotacija dvolananog dijela DNA, duljine dvaju ili vie
parova baza za 180o.
Prirodna selekcija je proces kod kojeg genetike varijacije stvaraju
razlike izmeu organizama u njihovoj sposobnosti preivljavanja i uspjenosti
reprodukcije. Genetiki drift (engl. random genetic drift) ima vanu ulogu u
evoluciji, no njegov je utjecaj znakovit tek na molekularnoj razini. Sluajni
genetiki dirft predstavlja kolebljivost u uestalosti alela (iz generacije u
generaciju) uzrokovanu sluajnim dogaajima poput sluajnog uzorkovanja
gameta. Stoga i kada bi sve jedinke u populaciji imale jednaku bioloku
sposobnost, mijenjanje uestalosti alela bi postojalo radi nasuminog
zdruivanja gameta. Genetska struktura populacije mijenja se dolaskom
novog gena u populaciju. Taj proces zove se "tok gena" (engl. gene flow) (Li i
Grauer, 1991).
Prisutnost vie alela na odreenom lokusu u populaciji gdje se svaki
alel pojavljuje sa "znatnom" frekvencijom, zove se genetiki polimorfizam.
"Znatna" je ona frekvencija koja je via od one stvorene tijekom mutacijskog
procesa. Premda u prirodi svi geni mutiraju veina tih mutacija, vrlo esto
nestane pa ih ne uspijemo registrirati. No, ako se promatra populacija u tono
odreenom trenutku, ne mogu se otkriti svi aleli ve samo oni koji se zadre u
populaciji kroz dulji period i prisutni su sa "znatnim" frekvencijama. Brojana
-
7/24/2019 Salmo trutta
48/146
50
granica koja oznaava "znatnu" frekvenciju i kojom se dogovorno slue
genetiari, je 0,01. Ako se jedan alel javlja s uestalou veom ili jednakom
0,01 tada predstavlja polimorfizam - u suprotnom ga ne smatramo
polimorfizmom (Ford-Llyoyd, 1996).
Glavni mehanizam za stvaranje polimorfizama kod mikrosatelita jepogreno sparivanje baza ispadom dijela sekvence. Ta se pojava dogaa
kada je normalno sparivanje baza dvaju komplementarnih lanaca DNA
ometeno razmicanjem ponavljajueg niza na oba lanca, to dovodi do
pogrenog nizanja ponavljajuih sekvenci. Ovaj se mehanizam naziva i
replikacijski ispad (engl. replication slippage) jer se zbiva tijekom replikacije
kada DNA postaje jednolanana, a svaki lanac slui kao kalup za
polimerizaciju novog komplementa.
-
7/24/2019 Salmo t