Кубанский государственный технологический университет

Эволюция предсказуема. Проверено на нематодах

02-11-2011
Эволюция намного более предсказуема, чем считалось до сих пор. Об этом говорит исследование, проведенное биологами Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке, опубликованное в журнале Nature.

На первый взгляд, такое заявление выглядит абсурдным. В ходе эволюции на организм действуют тысячи причин, способные вызвать многочисленные изменения, поэтому предсказать заранее эволюционный результат невозможно – именно так считают сегодня многие биологи. Их Нью-йоркские коллеги, однако, сообщают обратное – три вида разных микроскопических червей на определенное внешнее воздействие отреагировали одинаково, потеряв один и тот же ген.

Собственно, исследование инициировали сами черви.

Нематоды Caenorhabditis elegans, штамм которых хранился в лаборатории уже полвека, вдруг перестали впадать в спячку. У C. elegans есть привычка переходить в так называемую стадию дауэра, своеобразного анабиоза, если их что-то не устраивает – температура, недостаток пищи или чрезмерная скученность – и выходить из нее, когда ситуация нормализуется. Два года назад ученые обнаружили, что их черви больше не становятся дауэрами, несмотря на высокую скученность.

Высокая скученность в природе грозит недостатком пищи, нематоды узнают о ней по усилившемуся запаху своих сородичей, вызываемому специфическими феромонами. В лабораторных условиях с кормежкой всегда хорошо, независимо от «плотности населения», поэтому черви и мутировали, перестав обращать внимание на запах.

Как выяснилось при генетическом анализе, этот штамм C. elegans лишился нескольких генов, кодирующих рецепторы феромона, и черви потеряли феромонное обоняние, одновременно начав быстрее взрослеть и производить потомство. Вскоре они узнали, что другой штамм C. elegans, четыре года находившийся на борту шаттла «Колумбия» в состоянии высокой плотности, тоже потерял способность переходить в стадию дауэра. Ученые сообщают, что при этом космические черви потеряли те же гены, что и лабораторные. Вскоре, роясь в литературе, они обнаружили третий случай аналогичной потери реакции на скученность. Это были совсем другие черви, C. briggsae, которые имели с C. elegans общего предка 20 миллионов лет назад и с тех пор оба серьезно изменились. Однако, несмотря на сильное различие в геномах, они потеряли практически тот же набор генов, что и их невероятно дальние родственники.

К потере ставшего ненужным феромонного обоняния может привести исчезновение любого из 50-100 ключевых генов, принимающих участие в строительстве рецептора, но природа выбрала из множества вариантов лишь этот. Возможно, считают ученые, исключение из ДНК других генов могло неблагоприятно сказаться на организме червя, природа перепробовала все варианты, но остальные оказались нежизнеспособным