Эмбриональная стадия плодовых мушек показывает, что адаптация к климату начинается рано

Новое исследование Университета Вермонта (UVM) изучило раннюю эмбриональную стадию развития распространённой плодовой мушки Drosophila melanogaster, чтобы понять, как яйца реагируют на температурную изменчивость на геномном уровне.

Учёные сравнили генетически различных мух из разных климатических регионов Северной Америки. Результаты оказались неожиданными: в отличие от взрослых особей, которые демонстрируют схожую толерантность к экстремальной жаре независимо от происхождения, яйца мух из тёплых регионов (например, Карибского бассейна) были более термоустойчивы, чем яйца мух из холодного климата (например, Вермонта).

Это означает, что разные стадии жизни эволюционируют по-разному в ответ на изменения окружающей среды. Гены, которые эволюционировали для повышения термоустойчивости яиц в тропиках, также отвечают за координацию важных процессов развития, таких как формирование тканей и органов. Это открытие противоречит прежнему предположению в области генетики развития о том, что гены, контролирующие эмбриональное развитие, слабо эволюционируют в ответ на давление среды.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Адаптация на ранней стадии

«Ранние стадии жизни абсолютно критичны, — говорит соавтор работы Хоакин Нуньес. — Существует окно развития, в котором организмы формируют многие физиологические инструменты, необходимые им для выживания в будущем. Если смотреть только на взрослых особей, эти закономерности упускаются».

Значимость находок не ограничивается Drosophila melanogaster. «Любой организм со сложным жизненным циклом — от эмбриона к взрослой особи — может испытывать влияние экологических стрессоров на самых ранних стадиях, что может влиять на его эволюцию», — отмечает ведущий автор Брент Локвуд.

Команда, используя спутниковые данные NASA о погоде, глобальные геномные наборы данных и лабораторные эксперименты, определила два конкретных гена, влияющих на способность мух переносить перепады температур.

Следующий шаг — исследовать, как эти гены функционируют непосредственно в процессе эмбрионального развития, и расширить работу на другие виды насекомых и не только.