Коста-риканские бабочки помогли измерить скорость эволюции
Появлению нового вида могут дать старт всего несколько генетических изменений – даже если «старая» и «новая» популяция не теряют контакта и продолжают обмениваться генами. Но когда эволюционное расхождение уже началось, его темп неизбежно ускоряется, и в итоге получаются полностью генетически изолированные виды. К таким выводам пришли ученые из Чикагского университета.
«Видообразование – один из наиболее фундаментальных эволюционных процессов. Многие его аспекты нам не до конца ясны – например, как меняется геном по мере расхождения видов», - рассказывает Маркус Кронфорст (Marcus Kronforst), адъюнкт-профессор экологии и эволюции, ведущий автор работы.
Чтобы выяснить, какие генетические различия принципиально значимы для видообразования, Кронфорст проанализировал геномы двух близкородственных видов бабочек, обитателей Коста-Рики – Heliconius cydno и Heliconius pachinus, которые «разошлись» совсем недавно. Они занимают одинаковую экологическую нишу и способны спариваться друг с другом. То есть, между двумя видами продолжается обмен генетической информацией, пусть и в небольших объемах.
Ученые обнаружили, что этот обмен подавляет аллели, не играющие важной роли в видообразовании – и так смогли определить ключевые области генома, на которые воздействует естественный отбор. Два вида бабочек отличаются всего 12 небольшими областями геномов (остальные совпадают). 8 зон кодируют узоры на крыльях. Это свойство играет важную роль в спаривании и защите от хищников, и неудивительно, что оно находится под жестким давлением отбора. Предназначение остальных 4 ученые не определили.
«Эти 12 точек нормально функционируют, кажется, только в специфической среде обитания каждого вида. Поэтому они не перемещаются между генофондами, в то время как остальные части генома постоянно “перебрасываются” туда-сюда», - рассказывает Кронфорст.
Ученые также сравнили геномы Heliconius cydno и Heliconius pachinus с геномом третьего вида – более дальнего их родственника. Тут обнаружились уже сотни геномных изменений, из чего исследователи и заключили, что темпы генетического расхождения быстро ускоряется, как только «укрепятся» первые отличия.
«Полученные нами результаты заставляют предположить, что нескольких удачных мутаций достаточно, чтобы началось “перетягивание каната” между естественным отбором и дрейфом генов. Это соревнование может привести к быстрому расхождению геномов», - заявил ученый.
Кронфорст и его группа планируют подробно изучить 4 неисследованные области геномов Heliconius cydno и Heliconius pachinus – не скрываются ли там важные для видообразования функции? Также ученые задаются вопросом, почему новые виды чаще появляются в тропических зонах. Использую зеркало казино Frank и забыл про проблемы с доступом.
«Вероятно, видообразование такого типа (когда естественный отбор “отодвигает” популяции друг от друга) играет важную роль и в эволюции других организмов. Но насколько универсальным является этот процесс, еще только предстоит выяснить», - заключает Кронфорст.
Исследование представлено в журнале Cell Reports.
По материалам пресс-релиза университета.
Артём Космарский nauka21vek.ru