Предсказуемая эволюция: обнаружены удивительные генетические параллели в независимых переходах животных из воды на сушу

Животные с совершенно разных ветвей древа жизни, такие как насекомые, черви и позвоночные, независимо друг от друга выработали схожие генетические решения для выживания на суше. К такому выводу пришло новое исследование учёных из Бристольского университета и Барселонского университета.

Исследование, опубликованное в Nature, предполагает, что некоторые адаптации настолько важны, что экологические вызовы делают эволюцию предсказуемой.

Учёные расшифровали генетическую основу одного из самых удивительных эволюционных новшеств — перехода из воды на сушу.

Поскольку этот переход происходил многократно в ходе эволюции животного царства, он предоставил учёным уникальную возможность понять эволюционные адаптации. Сравнив 154 генома из 21 животной линии, команда смогла определить генетическую основу для каждого из этих переходов, проанализировав их общие черты и уникальные особенности.

Ведущий автор Цзялинь Вэй отметил: «Мы показали, что, несмотря на независимую эволюцию, разные группы, живущие на суше — от насекомых до позвоночных — неоднократно приобретали и теряли сходные гены, чтобы выжить вне воды.

Наши результаты показывают, что ключевые биологические функции, такие как регуляция водного баланса, метаболизм, размножение и сенсорное восприятие, эволюционировали независимо, но неоднократно у различных неродственных линий, объясняя, какие адаптации были необходимы для завоевания суши».

Доктор Хорди Папс Монсеррат добавил: «Интересно, что животные, которые всё ещё частично зависят от водной среды (в основном мелкие беспозвоночные), как правило, имеют больше общих адаптаций, в то время как полностью наземные линии (членистоногие или мы) демонстрируют более разнообразные стратегии. Каждая линия также несёт свои уникальные инновации, отражающие уникальные эволюционные пути, сформированные экологией, физиологией и случайностью».

Доктор Марта Альварес-Пресас объяснила: «Исследование выявляет три основные волны выхода на сушу за последние 487 миллионов лет, возглавляемые сначала успешными членистоногими и заканчивая наземными улитками. Проследив эти переходы на протяжении миллионов лет, исследование предлагает редкий взгляд на то, что могло бы произойти, если бы мы могли перезапустить ленту жизни.

Некоторые генетические адаптации выглядят поразительно предсказуемыми, возникая снова и снова в ответ на жизнь на суше, в то время как другие являются случайными, сформированными особенностями каждой линии. Это исследование предлагает новое понимание того, как гены формируют экосистемы, и углубляет наше понимание адаптации».