Направление эволюционных изменений
Способность адаптироваться к изменяющимся условиям — основа эволюции. Однако механизмы, лежащие в основе этого процесса, до конца не изучены. Работа Пабло Ороско-терВенгеля из группы Кристиана Шлёттерера в Венском университете ветеринарной медицины даёт важные подсказки. Результаты опубликованы в журнале Molecular Ecology.
Эксперимент с дрозофилами
Чтобы понять, что происходит, когда организм сталкивается с новыми условиями в течение длительного времени, терВенгель и его коллеги подвергли плодовых мух (Drosophila melanogaster) необычному температурному режиму: 12-часовые дни при 28oC чередовались с 12-часовыми ночами при 18oC.
Учёные отслеживали изменения в ДНК мух, секвенируя пулы самок, взятых после определённого числа поколений. Это стало возможным благодаря развитию технологий секвенирования и новым сложным алгоритмам, позволяющим напрямую сравнивать частоту генетических вариантов (аллелей) в разных популяциях.
Ключевые результаты
- Изменения не случайны: Генетические изменения со временем не были случайными. Например, X-хромосома оказалась стабильнее хромосомы III, несмотря на меньший эффективный размер популяции.
- Изменения широкие и быстрые: Уже через 15 поколений частоты вариантов почти в 5000 позициях генома изменились значительно сильнее, чем ожидалось.
- Два типа динамики: Изменения шли с разной
скоростью:
- Частоты вариантов одних генов продолжали расти на протяжении всего исследования (37 поколений).
- Доля аллелей других генов быстро росла в начале эксперимента, но выходила на плато примерно после 15 поколений.
Объяснение и перспективы
Причина выхода на плато может быть связана с использованным в работе режимом колеблющихся температур, который мог приводить к тому, что разные аллели одного гена давали различные селективные преимущества.
Как отмечает Шлёттерер: "Мы ожидали, что мухи генетически отреагируют на изменения в окружающей среде. Но мы не ожидали, что генетические адаптации так чётко разделятся на два класса, с таким небольшим перекрытием между ними. Будет интересно выяснить, влияют ли эти две категории генов на разные группы признаков".