Гены, контролирующие различия в развитии у социальных насекомых, эволюционируют быстрее

Гены, необходимые для создания различий в развитии у социальных насекомых, эволюционируют быстрее, чем гены, управляющие другими аспектами жизнедеятельности организма.

Исследование геномов социальных насекомых показало, что гены, участвующие в создании разных полов, стадий жизни и каст у огненных муравьёв (Solenopsis invicta) и медоносных пчёл (Apis mellifera), эволюционируют быстрее, чем гены, не вовлечённые в эти процессы развития.

Неожиданное открытие: эти быстро эволюционирующие гены демонстрировали повышенные темпы эволюции ещё до того, как были "задействованы" для создания разнообразных форм организма. Это противоречит теории, согласно которой гены начинают быстро эволюционировать именно потому, что они генерируют различия в развитии.

"Это исследование предполагает, что быстро эволюционирующие гены фактически предрасположены к созданию новых форм развития", — отметил Майкл Гудисман из Технологического института Джорджии.

Методология:

• Анализ микроматриц выявил, что многие гены огненного муравья регулируются по-разному в зависимости от пола, касты (матка или рабочий) и стадии развития (куколка или взрослая особь).
• Эти дифференциально экспрессируемые гены показали повышенные темпы эволюции.
• Гены, экспрессируемые по-разному в нескольких контекстах (касты, пол, стадии), эволюционировали быстрее, чем гены, дифференцированные только в одном контексте.
• Для проверки, когда началась ускоренная эволюция, гены, связанные с кастами у муравья, сравнили с теми же генами у осы, не имеющей кастовой системы. Эти гены быстро эволюционировали у обоих видов, хотя кастовая система есть только у одного.

Исследование помогает объяснить фундаментальные эволюционные процессы, позволяющие организмам развивать различные адаптивные формы. Дальнейшая работа будет направлена на определение функций этих быстро эволюционирующих генов.

Публикация: Proceedings of the National Academy of Sciences (20 сентября 2011 г.) Поддержка: Национальный научный фонд (NSF). Коллаборация: Технологический институт Джорджии и Университет Лозанны (Швейцария).