Древняя ДНК раскрывает секреты адаптации к изменению климата
Тридцатитысячелетние кости бизонов, обнаруженные в вечной мерзлоте на канадском золотом руднике, помогают учёным разгадать тайну о том, как животные адаптируются к быстрым изменениям окружающей среды.
Эти кости играют ключевую роль в первом в мире исследовании, проведённом учёными из Университета Аделаиды. Оно анализирует особые генетические модификации, которые включают и выключают гены, не изменяя саму последовательность ДНК. Эти эпигенетические изменения могут происходить быстро между поколениями — без необходимости времени для стандартных эволюционных процессов.
Такие эпигенетические модификации могут объяснить, как виды животных способны реагировать на быстрое изменение климата.
В сотрудничестве Австралийского центра древней ДНК (ACAD) Университета Аделаиды и Института кардиологических исследований Виктора Чанга в Сиднее исследователи показали, что можно точно измерить эпигенетические модификации у вымерших животных и популяций.
Команда измерила эпигенетические модификации в 30 000-летних костях из вечной мерзлоты региона Юкон в Канаде и сравнила их с модификациями у современных коров и 30-летней мумифицированной коровы из Новой Зеландии.
Профессор Алан Купер, руководитель проекта и директор ACAD: «Эпигенетика бросает вызов некоторым нашим стандартным взглядам на эволюционную адаптацию и тому, как мы думаем о том, как животные используют и наследуют свою ДНК. В теории такие системы были бы бесценны для широкого спектра быстрой эволюционной адаптации, но до сих пор не было возможности измерить, как или используются ли они в природе или в эволюционных временных масштабах».
Доктор Катерина Сутер, эпигенетик и соисследователь из Института Виктора Чанга: «Это первый шаг к проверке идеи о том, что эпигенетика двигала эволюцию в естественных популяциях».
Профессор Купер добавляет: «Климатические записи показывают, что очень быстрые изменения были постоянной чертой недавнего прошлого, и организмам нужно было адаптироваться к этим изменениям в их среде так же быстро. Стандартные процессы мутации и отбора, вероятно, будут слишком медленными во многих из этих ситуаций».
Бастьен Лламас, ведущий автор и старший исследователь ACAD: «Стандартные генетические тесты не обнаруживают эпигенетических изменений, потому что фактическая последовательность ДНК одинакова. Однако мы смогли использовать специальные методы, чтобы показать, что эпигенетические сайты у этого вымершего вида были сопоставимы с современным крупным рогатым скотом. Растёт интерес к потенциальной эволюционной роли эпигенетических изменений, но чтобы по-настоящему это продемонстрировать, потребуются исследования популяций прошлого, переживающих серьёзные изменения окружающей среды».
Работа опубликована в рецензируемом онлайн-журнале PLoS ONE.