Biology BulletinBiology BulletinИзвестия Российской академии наук. Серия биологическая1026-34703034-5367The Russian Academy of Sciences68211010.31857/S1026347025020032ГЕНЕТИКАResearch ArticleA comparative analysis of complete mitochondrial genomes of two tyulka Clupeonella kessler, 1877 (Actinopterygii: Clupeidae) species allowed to clarify their evolutionary history in the Ponto-Caspian regionСравнительный анализ митохондриальных геномов двух видов тюльки Clupeonella kessler, 1877 (actinopterygii: clupeidae) позволил прояснить их эволюционную историю в Понто-Каспийском регионеKarabanovD. P.КарабановД. П.
Russian Federation
dk@ibiw.ruKozlovaN. V.КозловаН. В.
Russian Federation
dk@ibiw.ruPereboevD. D.ПеребоевД. Д.
Russian Federation
dk@ibiw.ruEfeikinB. D.ЕфейкинБ. Д.
Russian Federation
dk@ibiw.ruKotovA. A.КотовА. А.
Russian Federation
dk@ibiw.ruPapanin Institute for Biology of Inland Waters of the Russian Academy of Sciences, IBIWИнститут биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук, ИБВВ РАНVolga-Caspian Branch of the Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (“CaspNIRKH”)Волжско-Каспийский филиал ГНЦ РФ ФГБНУ "ВНИРО" ("КаспНИРХ")A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of SciencesИнститут проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук15042025215015903062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://medjrf.com/1026-3470/article/view/682110

This paper presents a comparative analysis of mitochondrial genome of the anchovy sprat Clupeonella engrauliformis and the Black and Caspian Sea sprat C. cultriventris from the Caspian Sea. The mitogenome of tulka has a length of about 16.6 thousand bp and is characterized by a gene order conservative for herring fishes. The difference between the mitochondrial genomes of anchovy and Black and Caspian Sea sprats from concerns 449 bp (2.7%), including two insertions in the control region, unknown in other representatives of the genus Clupeonella. The differentiation of tulkas is probably related to transgression and degradation of the Pontic Lake-Sea: it began in the Miocene, continued in the Pliocene, and was completed by the Pleistocene. The modern differences of tulkas may be connected with different adaptations of their ancestors to specific conditions in different water bodies – remnants of the Pontic “Mega-lake”.

В работе представлен сравнительный анализ аннотированного полного митохондриального генома анчоусовидной тюльки Clupeonella engrauliformis и черноморско-каспийской тюльки C. cultriventris из Каспийского моря. Митогеном тюлек имеет длину порядка 16.6 тыс.п.н. и характеризуется консервативным для сельдевых рыб расположением генов. Различие между митохондриальными геномами анчоусовидной и черноморско-каспийской тюлек из Каспийского моря составляет 449 п.н. (2.7%), в том числе 2 инсерции в контрольном регионе, неизвестных у других представителей рода Clupeonella. Дифференциация тюлек, вероятно, связана с трансгрессией и деградацией Понтического озера-моря: она началась в миоцене, продолжилась в плиоцене и завершилась уже к плейстоцену. Современные различия тюлек могут быть связаны с разными адаптациями их предков к специфическим условиям в разных водоемах – остатках Понтического “мега-озера”.

genomicsmitochondrial genomefishanchovy spratkilkaClupeonella engrauliformisClupeonella cultriventrisCaspian Seaгеномикамитохондриальный геномрыбытюлькакилькаClupeonella engrauliformisClupeonella cultriventrisКаспийское мореРоссийский научный фондRussian Science Foundation23-14-00128

1 Additional materials are posted in electronic form at the article DOI: DOI: 10.31857/S1026347025020032

1 Дополнительные материалы размещены в электронном виде по DOI статьи: DOI: 10.31857/S1026347025020032

Казанчеев Е.Н. Рыбы Каспийского моря. Москва: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 168 с.Картавцев Ю.Ф. Генетическая дивергенция видов и других таксонов. Географическое видообразование и генетическая парадигма неодарвинизма в действии // Успехи современной биологии. 2013. Т. 133. № 5. С. 419–451.Помогаева Т.В., Татарников В.А. Особенности пространственного распределения каспийских килек в средней части Каспийского моря в летний период по результатам гидроакустических исследований // Труды ВНИРО. 2021. T. 184. C. 87–98. https://doi.org/10.36038/2307-3497-2021-184-87-98Приходько Б.И. 1979. Экологические черты каспийских килек (род Clupeonella) // Вопросы ихтиологии. Т. 19. № 5. С. 801–812.Разинков В.П., Парицкий Ю.А., Грозеску Ю.Н. Биология и современное состояние запаса анчоусовидной кильки (Clupeonella engrauliformis Borodin) // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. 2020. Т. 2020. № 2. С. 45–51. https://doi.org/10.24143/2073-5529-2020-2-45-51Световидов А.Н. Сельдевые (Clupeidae). Фауна СССР. Рыбы. Том 2. Выпуск 1. Москва, Ленинград: Издательство АН СССР, 1952. 333 с.Artamonova V.S., Makhrov A.A., Karabanov D.P., Rolskiy A. Yu., Bakay Yu.I., Popov V.I. Hybridization of beaked redfish (Sebastes mentella) with small redfish (Sebastes viviparus) and diversification of redfish (Actinopterygii: Scorpaeniformes) in the Irminger Sea // Journal of natural history. 2013. V. 47. № 25-28. P. 1791–1801. https://doi.org/10.1080/00222933.2012.752539Barido-Sottani J., Boskova V., Plessis L., Kuhnert D., Magnus C., Mitov V., Muller N.F., Pecerska J., Rasmussen D.A., Zhang C. Taming the BEAST – a community teaching material resource for BEAST2 // Systematic Biology. 2018. V. 67. № 1. 170–174. https://doi.org/10.1093/sysbio/syx060Bouckaert R., Vaughan T.G., Barido-Sottani J., Duchene S., Fourment M., Gavryushkina A., Heled J., Jones G., Kuhnert D., De Maio N. BEAST 2.5: an advanced software platform for Bayesian evolutionary analysis // PLoS computational biology. 2019. V. 15. № 4. P. e1006650. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1006650Canales-Aguirre C.B., Ritchie P.A., Hernandez S., Herrera-Yanez V., Ferrada Fuentes S., Oyarzun F.X., Hernandez C.E., Galleguillos R., Arratia G. Phylogenetic relationships, origin and historical biogeography of the genus Sprattus (Clupeiformes: Clupeidae) // Peer J. 2021. V. 9. P. e11737. https://doi.org/10.7717/peerj.11737Chan P.P., Lin B.Y., Mak A.J., Lowe T.M. tRNAscan-SE2.0: improved detection and functional classification of transfer RNA genes // Nucleic acids research. 2021. V. 49. № 16. P. 9077–9096.Daskalov G.M., Mamedov E.V. Integrated fisheries assessment and possible causes for the collapse of anchovy kilka in the Caspian Sea // ICES Journal of Marine Science. 2007. V. 64. № 3. P. 503–511. https://doi.org/10.1093/icesjms/fsl047Dierckxsens N., Mardulyn P., Smits G. NOVOPlasty: De novo assembly of organelle genomes from whole genome data // Nucleic acids research. 2016. V. 45. № 4. P. e18. doi: 10.1093/nar/gkw955Duchene S., Archer F.I., Vilstrup J., Caballero S., Morin P.A. Mitogenome phylogenetics: the impact of using single regions and partitioning schemes on topology, substitution rate and divergence time estimation // PLoS ONE. 2011. V. 6. № 11. P. e27138. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0027138Esin N.V., Yanko-Hombach V.V., Esin N.I. Evolutionary mechanisms of the Paratethys Sea and its separation into the Black Sea and Caspian Sea // Quaternary International. 2018. V. 465. P. 46–53. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2016.06.019FAO yearbook. Fishery and Aquaculture Statistics 2020. Rome, Italy: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2023. 193 p. https://doi.org/10.4060/cc7493enFormenti G., Rhie A., Balacco J., Haase B., Mountcastle J., Fedrigo O., Brown S., Capodiferro M.R., Al-Ajli F.O., Ambrosini R. Complete vertebrate mitogenomes reveal widespread repeats and gene duplications // Genome Biology. 2021. V. 22. P. e120. https://doi.org/10.1186/s13059-021-02336-9Froese R., Pauly D. (Eds.) FishBase. 2024. World Wide Web electronic publication: version 02/2024. www.fishbase.org (accessed 10 April 2024).Karabanov D.P., Kodukhova Y.V. Biochemical polymorphism and intraspecific structure in populations of Kilka Clupeonella cultriventris (Nordmann, 1840) from natural and invasive parts of its range // Inland Water Biology. 2018. V. 11. № 4. P. 496–500. https://doi.org/10.1134/S1995082918040107Karabanov D.P., Bekker E.I., Pavlov D.D., Borovikova E.A., Kodukhova Y.V., Kotov A.A. New sets of primers for DNA identification of non-indigenous fish species in the Volga-Kama basin (European Russia) // Water. 2022. V. 14. № 3. P. e437. https://doi.org/10.3390/w14030437Karabanov D.P., Kotov A.A., Borovikova E.A., Kodukhova Y.V., Zhang X. Comparison of the efficiency of single-locus species delimitation methods: a case study of a single lake fish population in comparison against the barcodes from international databases // Water. 2023a. V. 15. № 10. P. e1851. https://doi.org/10.3390/w15101851Karabanov D.P., Pavlov D.D., Dgebuadze Y.Y, Bazarov MI, Borovikova EA, Gerasimov Y.V., Kodukhova Y.V., Mikheev P.B., Nikitin E.V, Opaleva T.L. A dataset of non-indigenous and native fish of the Volga and Kama Rivers (European Russia) // Data. 2023b. V. 8. № 10. P. e154. https://doi.org/10.3390/data8100154Kaymaram F., Salarpouri A., Di Dario F. Clupeonella engrauliformis. The IUCN Red List of Threatened Species. 2018. The International Union for Conservation of Nature. https://dx.doi.org/10.2305/IUCN.UK.2018-2.RLTS.T98471289A143838562.enKerpedjiev P., Hammer S., Hofacker I.L. Forna (force-directed RNA): Simple and effective online RNA secondary structure diagrams // Bioinformatics. 2015. V. 31. № 20. P. 3377–3379. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btv372Lavoue S., Miya M., Saitoh K., Ishiguro N.B., Nishida M. Phylogenetic relationships among anchovies, sardines, herrings and their relatives (Clupeiformes), inferred from whole mitogenome sequences // Molecular phylogenetics and evolution. 2007. V. 43. № 3. P. 1096–1105. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2006.09.018Lavoue S., Miya M., Musikasinthorn P., Chen W.-J., Nishida M. Mitogenomic evidence for an Indo-West Pacific origin of the Clupeoidei (Teleostei: Clupeiformes) // PLoS ONE. 2013. V. 8. № 2. P. e56485. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056485Meng G., Li Y., Yang C., Liu S. MitoZ: a toolkit for animal mitochondrial genome assembly, annotation and visualization // Nucleic acids research. 2019. V. 47. №11. P. e63. https://doi.org/10.1093/nar/gkz173Nelson J.S., Grande T., Wilson M.V.H. Fishes of the World, fifth edition. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, 2016. 707 p. https://doi.org/10.1002/9781119174844Palcu D.V., Patina I.S., Sandric I., Lazarev S., Vasiliev I., Stoica M., Krijgsman W. Late Miocene megalake regressions in Eurasia // Scientific Reports. 2021. V. 11. № 1. P. e11471. https://doi.org/10.1038/s41598-021-91001-zPhillips J.D., Gillis D.J., Hanner R.H. Lack of statistical rigor in DNA barcoding likely invalidates the presence of a true species’ barcode gap // Frontiers in Ecology and Evolution. 2022. V. 10. P. e859099. https://doi.org/10.3389/fevo.2022.859099Popov S.V., Rogl F., Rozanov A.Y., Shcherba I.G., Steininger F.F. Lithological-Paleogeographic maps of Paratethys: 10 maps Late Eocene to Pliocene. Stuttgart: E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, 2004. 46 p.Popov S.V., Shcherba I.G., Ilyina L.B., Nevesskaya L.A., Paramonova N.P., Khondkarian S.O., Magyar I. Late Miocene to Pliocene palaeogeography of the Paratethys and its relation to the Mediterranean // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2006. V. 238. № 1-4. P. 91–106. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2006.03.020Satoh T.P., Miya M., Mabuchi K., Nishida M. Structure and variation of the mitochondrial genome of fishes // BMC Genomics. 2016. V. 17. № 1. P. e719. https://doi.org/10.1186/s12864-016-3054-yUNEP, 2011. Caspian Sea: State of the environment report 2010. Report by the interim Secretariat of the Framework Convention for the Protection of the Marine Environment of the Caspian Sea and the Project Coordination Management Unit of the “CaspEco” project. GRID-Arendal: United Nations Environment Programme, 2010. 109 p.Wang Q., Dizaj L.P., Huang J., Sarker K.K., Kevrekidis C., Reichenbacher B., Esmaeili H.R., Straube N., Moritz T., Li C. Molecular phylogenetics of the Clupeiformes based on exon-capture data and a new classification of the order // Molecular phylogenetics and evolution. 2022. V. 175. P. e107590. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2022.107590