Китайские геномы плодовых мух раскрывают глобальные миграции и повторяющуюся эволюцию

Согласно новому исследованию популяционной геномики, плодовые мушки (Drosophila melanogaster), которых люди невольно расселили по всему миру, прибыли в Китай примерно 4000 лет назад. Исследование расширяет понимание глобальной миграции, демографии, потока генов и адаптаций этого насекомого.

Исследователи обнаружили, что китайские популяции плодовых мух были генетически изолированы. Эта изоляция отражает древнюю культуру Китая и относительно закрытое общество с ограниченной торговлей с Азией и Европой на протяжении многих веков. Такая изоляция также позволила авторам проверить, приводят ли сходные эволюционные давления к сходным генетическим изменениям — испытание повторяемости эволюции.

Авторы, объединив свои результаты с данными предыдущих исследований, предполагают, что D. melanogaster возникла в Южной Африке и мигрировала из Северной Африки около 9000 лет назад. Оттуда мухи распространились в Восточную Азию и Китай (~2.8–4.4 тыс. лет назад), в Европу (~1.8 тыс. лет назад), а совсем недавно — в Северную Америку (~150 лет назад) и Австралию (~100 лет назад).

Мухи являются комменсалами человека — организмами, извлекающими пользу из ассоциации с другим организмом, который при этом не получает ни вреда, ни пользы. Они процветают на гниющих фруктах в садах и виноградниках.

В исследовании ученые секвенировали геномы 292 штаммов D. melanogaster из различных мест Китая и проанализировали их вместе с ранее опубликованными последовательностями геномов. Они обнаружили, что штаммы из Китая представляют собой уникальную группу происхождения с заметной дифференциацией между субпопуляциями внутри страны. Работа прояснила масштабы и продолжительность изоляции китайских популяций.

Глобальные данные популяционной геномики позволили исследователям создать компьютерную модель для оценки времени прибытия D. melanogaster на каждый континент и определить, как генетические изменения, кластеризующиеся в геномах близкородственных штаммов, соответствуют географическим перемещениям.

D. melanogaster — широко используемый модельный организм. В этом исследовании ученые идентифицировали генетические изменения в ответ на инсектициды.

Адаптации, произошедшие в китайских популяциях, были независимы от других географических популяций и представляли собой уникальные мутации в тех же генах, что и у популяций, развивших устойчивость к инсектицидам в других регионах. Это пример повторяющегося эволюционного эксперимента с практически одинаковым результатом.