Быстрая эволюция в ответ на изменение среды: открытие на примере гуппи

Исследование Университета штата Флорида показало, как организмы могут быстро эволюционировать в ответ на резкие изменения окружающей среды. Результаты, опубликованные в журнале Nature, могут иметь значение для изучения климатических изменений и лечения рака.

Ключевой эксперимент

Учёные во главе с профессором Кимберли Хьюз исследовали эволюцию диких гуппи из Тринидада. Рыб переселили из ручья, где были хищники, в два ручья без хищников. Благодаря тому, что гуппи размножаются несколько раз в год, удалось отследить три-четыре поколения в новой среде.

Генетические изменения

Секвенирование генетического материала из мозга рыб показало, что в ответ на новую среду эволюционировала активность 135 генов. Большинство изменений касалось внутренних биологических процессов: метаболизма, иммунной функции и развития.

Пластичность против эволюции

Исследователи обнаружили важную закономерность:

• Пластичность — это немедленное изменение активности генов в ответ на среду.
• Эволюционное изменение — это сдвиг, происходящий на протяжении многих поколений.

Оказалось, что эволюционное изменение активности гена часто происходило в противоположном направлении по сравнению с его первоначальной пластической реакцией. Гены, которые изначально отреагировали на изменение среды «неправильно», эволюционировали быстрее всего.

«Некоторые эволюционные теории предполагают, что пластические и эволюционные изменения должны идти в одном направлении. Но наши результаты показывают, что, по крайней мере на самых ранних стадиях эволюции, гены, которые реагируют на изменение среды "неправильным" образом, эволюционируют быстрее всего», — пояснила Кимберли Хьюз.

Значение для других областей

Гуппи — идеальная модель для изучения быстрой эволюции, так как за один год сменяется несколько их поколений. Это открытие ставит важные вопросы о реакции других организмов:

• Опухоли сталкиваются с изменением среды при химио- или лучевой терапии.
• Растения и животные адаптируются к росту глобальных температур.

Исследователи предполагают, что измерение быстрой пластической реакции (как в мозге гуппи) у патогенов или опухолей может помочь спрогнозировать их долгосрочную эволюцию в ответ на лечение и избежать развития лекарственной устойчивости.