Ученые расшифровали геномы рано созревающих плодовых мушек

Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне расшифровали, как разводимые для быстрого развития и размножения плодовые мушки на самом деле эволюционируют со временем. Результаты, опубликованные 15 сентября в онлайн-выпуске Nature, противоречат давнему убеждению, что половые существа эволюционируют так же, как более простые организмы, и могут фундаментально изменить направление генетических исследований для новых фармацевтических препаратов и других продуктов.

«Это фактически расшифровка ключевой ДНК в эволюции старения, развития и фертильности», — заявил профессор экологии и эволюционной биологии Майкл Роуз, в лаборатории которого начали разводить «супер-мушек» для этого исследования в 1991 году — 600 поколений назад. Он пошутил, что они «живут быстро и умирают молодыми».

Ведущий автор, аспирантка Молли Берк, сравнила супер-мушек с контрольной группой на уровне всего генома. Это первое подобное исследование для вида, размножающегося половым путем. Работа объединила «суп» из ДНК, собранный от адаптированных мушек, с дешевой и эффективной технологией, использующей современные информационные инструменты для анализа ДНК целых организмов. Берк обнаружила признаки эволюции в более чем 500 генах, которые можно было связать с различными признаками, включая размер, половое созревание и продолжительность жизни, что указывает на постепенную, широко распространенную сеть селективной адаптации.

«Это действительно захватывающе, — сказала она. — Это новый способ идентификации генов, важных для интересующих нас признаков, в отличие от старого метода «тыканья пальцем в небо», когда смотрят на один ген за раз».

Десятилетиями большинство исследователей предполагали, что половые виды эволюционируют так же, как одноклеточные бактерии: генетическая мутация распространяется в популяции и быстро «закрепляется» на определенном участке ДНК. Но работа ученых из Ирвайна показывает, что при участии полового размножения всё гораздо сложнее.

«Это исследование действительно переворачивает доминирующую парадигму о том, как виды эволюционируют», — заявил профессор экологии и эволюционной биологии Энтони Лонг, главный исследователь.

Роуз отметил, что на основе этой ошибочной парадигмы были разработаны лекарства для лечения диабета, сердечных заболеваний и других недугов, некоторые из которых имеют серьезные побочные эффекты. По его словам, эти побочные эффекты, вероятно, возникают потому, что исследователи нацеливались на отдельные гены, а не на сотни возможных групп генов, подобных тем, что Берк нашла у мушек.

Хотя мушки не кажутся близкими родственниками, команда из Ирвайна указала, что предыдущие исследования установили, что люди и другие млекопитающие разделяют 70% тех же генов, что и крошечное насекомое, питающееся бананами, — Drosophila melanogaster.

Ученые, не участвовавшие в работе, согласились, что она может изменить направление многих исследований. «Любой, кто ожидает найти единое решение таких проблем, как старение, будет разочарован, потому что эта работа предполагает, что нет одной генетической мишени, которую можно было бы исправить, — сказал эволюционный биолог из Университета штата Мичиган Ричард Ленски. — С другой стороны, это означает, что существует множество генетических факторов, которые можно исследовать дальше».