Salmo trutta

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.


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


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.


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)


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


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)


7/146

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


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


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


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


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


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)


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.


14/146


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)


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)


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


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.


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,


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.


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).


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.


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


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


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),


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.


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.


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


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).


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.


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.


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)


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


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).


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


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


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


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


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


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


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.


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.


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


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).


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


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


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


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

Documents

Salmo trutta