ДНК возрастом 200 лет помогла проследить генетический путь плодовой мушки в новые земли и в современность
Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон и Лундского университета извлекли и проанализировали ДНК плодовых мушек (Drosophila melanogaster) из музейных коллекций в Лунде, Стокгольме и Копенгагене. Образцы были собраны натуралистами в Европе, начиная с первого десятилетия XIX века и вплоть до 1930-х годов.
- Ключевой вид: Drosophila melanogaster — один из самых изученных организмов в биологии.
- Поколения: Количество поколений мушек (~3000) с момента жизни старейших образцов сопоставимо с числом поколений человека с момента выхода из Африки.
Генетические изменения во времени
Сравнение ДНК выявило неожиданную закономерность: мушки, собранные в Швеции в начале 1800-х годов, генетически больше похожи на современных мушек XXI века, чем на шведские образцы 1930-х годов.
- Ранняя колонизация: Первые мушки на севере Европы (вдали от исходного ареала в Южной Африке) представляли небольшую изолированную популяцию, где случайные мутации (генетический дрейф) сильно влияли на генофонд.
- Гомогенизация: К 1930-м годам увеличение перевозок фруктов и перемещений людей усилило миграцию мушек, что привело к смешению генетических вариантов и снижению уникальности локальных популяций. Этот процесс продолжается и сегодня.
Гены под давлением отбора
Сравнение образцов разных веков позволило идентифицировать гены, находившиеся под сильным эволюционным давлением.
Cyp6g1: Появление и распространение этого гена, обеспечивающего устойчивость к пестициду ДДТ, четко прослеживается при сравнении образцов 1930-х годов с современными. Это совпадает с началом применения ДДТ в 1940-х годах.
Ahcy: Генетические сдвиги, связанные с этим геном, помогли мушкам XIX века адаптироваться к более холодному климату и короткому световому дню в Швеции, что критично для их репродуктивных циклов.
ChKov1: Ранее считалось, что этот ген связан с устойчивостью к инсектицидам. Однако анализ ДНК мушек 1800-х годов показал, что ген эволюционировал до изобретения соответствующих инсектицидов. Результаты подтверждают гипотезу, что ChKov1 дал устойчивость к сигмавирусу, который, как полагают, появился у мушек около 200 лет назад.
Значение исследования
Это исследование демонстрирует огромный потенциал миллионов музейных образцов по всему миру для изучения генетических изменений и адаптации различных видов во времени. Оно соединяет работу любознательных натуралистов прошлого с современными технологиями для ответа на фундаментальные вопросы эволюции.