Эволюция в действии: получено одно из самых чётких изображений эволюции у позвоночных
Международная группа исследователей под руководством профессора Хопи Хукстра провела многолетнее исследование, чтобы проследить, как мыши светлой и тёмной окраски выживают в светлых и тёмных местообитаниях.
Эксперимент в естественной среде
Учёные построили восемь огромных открытых вольеров площадью 2500 м² каждый: четыре на светлых песчаных дюнах (Sand Hills) и четыре на тёмной суглинистой почве в окрестностях Валентайна, Небраска. В каждый вольер выпустили по 100 мышей: половину отловили на светлых дюнах, половину — на тёмной почве. Всех мышей пометили RFID-метками и взяли образцы ДНК. Через три месяца исследователи определили, какие особи выжили.
Результаты: естественный отбор по цвету
- В светлых вольерах средняя окраска мышей стала светлее.
- В тёмных вольерах средняя окраска мышей стала темнее. Это подтвердило, что мыши лучше выживают в среде, совпадающей с их окраской, благодаря визуальным хищникам (птицам).
Генетическая основа изменений
Учёные сосредоточились на известном гене пигментации. Секвенировав его область длиной 200 000 пар оснований, они обнаружили несколько мутаций, коррелирующих с выживанием. Главное внимание уделили одной — делеции (выпадению) одной аминокислоты в кодируемом белке, которая была связана с более светлой окраской.
Механизм мутации на молекулярном уровне
Биохимический анализ, проведённый в сотрудничестве с Джонатаном Дьюк-Коэном из Гарвардской медицинской школы, показал, что эта мутация изменяет связывающие свойства белка, что и приводит к осветлению окраски. Дальнейшие тесты с использованием методов генного редактирования подтвердили, что именно эта мутация сама по себе вызывает видимое осветление шерсти у мышей.
Значение и дальнейшие шаги
Исследование даёт полную картину эволюционного процесса у млекопитающих: от экологических последствий фенотипических изменений до молекулярных деталей мутации. В планах учёных:
- Поиск других генетических различий (в генах пигментации или иных), помогающих мышам выживать на разных почвах.
- Изучение изменений на протяжении множества поколений.
- Исследование других фенотипических различий между популяциями (например, связанных с растительностью), помимо окраски.
Исследование опубликовано 1 февраля в журнале Science.