Исследование «живых ископаемых» раскрывает ключевые генетические механизмы

Исследователи из Йельского университета впервые обнаружили биологический механизм, объясняющий существование «живых ископаемых» — организмов, которые почти не изменились за миллионы лет.

Исследование, опубликованное в журнале Evolution, показало, что панцирные щуки (gars) — древняя группа лучепёрых рыб — имеют самую медленную скорость молекулярной эволюции среди всех челюстноротых позвоночных. Их геном меняется медленнее, чем у других животных.

Учёные связали это открытие со способностью разных видов панцирных щук к гибридизации в дикой природе, несмотря на то, что их общий предок жил ещё во времена динозавров. Медленная эволюция генома напрямую ведёт к низкому видообразованию.

«Мы показали, что медленная скорость молекулярной эволюции панцирных щук препятствует скорости их видообразования. Это первый случай, когда наука демонстрирует, что линия, в силу внутренних биологических особенностей, соответствует критериям "живого ископаемого"», — говорит старший автор статьи Томас Дж. Нир.

Исследователи предполагают, что у этих рыб необычайно эффективный аппарат репарации (починки) ДНК, который позволяет им исправлять соматические и герминативные мутации лучше, чем большинству других позвоночных.

Это открытие может иметь значение для медицины человека.

«Большинство раковых заболеваний — это соматические мутации, представляющие собой сбои в механизмах репарации ДНК. Если дальнейшие исследования докажут, что механизмы репарации ДНК у панцирных щук исключительно эффективны, и мы поймём, почему, это может открыть потенциальные пути для применения в здравоохранении», — отмечает Нир.

Ключевые данные исследования:

• Скорость эволюции ДНК у панцирных щук оказалась на три порядка медленнее, чем у других основных групп позвоночных (анализ 1105 экзонов у 471 вида).
• Два вида — аллигаторова щука и длиннорылая щука — чей общий предок существовал как минимум 100 миллионов лет назад, до сих пор способны давать жизнеспособное и фертильное гибридное потомство в речных системах Техаса.
• Это самый древний из известных случаев успешной гибридизации среди всех животных, растений и грибов, превосходящий предыдущего рекордсмена (папоротники) примерно на 60 миллионов лет.

Вывод учёных: медленная скорость генетических мутаций создаёт барьер как для видообразования, так и для появления новых наблюдаемых физических характеристик (морфологии).

«Наша работа показывает, что "живые ископаемые" — не просто странные случайности истории, а наглядная демонстрация эволюционного процесса в природе. Их изучение может иметь значение и для нашей собственной истории», — резюмирует ведущий автор исследования Чейз Д. Браунштейн.