Эволюция в действии: конкуренция за партнёра удалила ГМ-рыб из популяции
Исследование Университета Пердью показало, что дикие типы рыбки данио-рерио неизменно побеждают генетически модифицированных Glofish в конкуренции за самок. Это преимущество привело к исчезновению трансгена из популяции рыб с течением времени.
Это первое исследование, продемонстрировавшее эволюционные исходы в лаборатории. Оно показало, что конкуренция за партнёра важнее выбора партнёра в определении естественного отбора.
«Успех в спаривании — на самом деле более мощная сила эволюции, чем выживание наиболее приспособленных», — сказал Уильям Мьюир, профессор зоотехники. «Если организм не может найти партнёра, он не может передать свои гены. С точки зрения эволюции, выживет он или нет, не имеет значения».
Мьюир и Ричард Ховард, заслуженный профессор биологии, провели долгосрочное исследование успеха спаривания в смешанных популяциях диких данио-рерио и Glofish. Glofish — это данио, содержащие трансген, клонированный из морского анемона, который производит флуоресцентный красный белок.
Хотя самки данио сильно предпочитали неоново-красных самцов своим коричневым диким сородичам, их принуждали к нересту с дикими самцами, которые агрессивно отгоняли своих трансгенных соперников.
В результате частота появления красного трансгенного признака у потомства быстро снижалась на протяжении 15 поколений (более 18 500 рыб) и в конечном итоге исчезла во всех, кроме одной, из 18 популяций.
«Самкам не давали выбирать», — сказал Мьюир. «Дикие самцы отгоняли красных и получали всех партнёрш. Именно это привело трансген к исчезновению».
За исключением конкурентоспособности в спаривании, дикие самцы и самцы Glofish были схожи по приспособленности (здоровью, фертильности и продолжительности жизни). Это было неожиданно, поскольку генетическая модификация организма часто снижает его способность к процветанию.
«У естественного отбора были миллиарды лет, чтобы максимизировать приспособленность организма к его среде», — сказал Мьюир. «Изменение его генетики почти всегда делает организм менее приспособленным к дикой природе. Вы его "расстроили"».
Схожесть диких данио и Glofish позволила одновременно проверить конкуренцию за партнёра и выбор партнёра, что делалось в немногих исследованиях.
Исследование также продемонстрировало эффективность модели, разработанной Мьюиром для оценки потенциального риска, который трансгенные организмы представляют для природных популяций. Модель, измеряющая шесть компонентов приспособленности, может использоваться для прогнозирования последствий попадания конкретного трансгена в дикую природу.
Её предпосылка проста: если трансген делает организм более приспособленным, чем дикий тип, для данной среды, он может представлять риск для природных популяций или экосистемы. Если трансген делает организм менее приспособленным, ген со временем будет отсеян из популяции.
«Дарвин был прав: выживание наиболее приспособленных работает», — сказал Мьюир. «Если мы создадим трансгенный организм со сниженной приспособленностью в дикой природе, эволюция берёт верх и удаляет его. Природа постоянно экспериментирует с мутациями и сохраняет только лучшее из лучшего».
На основе модели исследователи предсказали, что дикие самцы будут преследовать других самцов и самок больше, чем самцы Glofish, будут иметь больший успех в обеспечении партнёрш и производить больше потомства. Лабораторные данные подтвердили их прогнозы.
Исследование показывает, что если бы Glofish были выпущены в дикую природу, трансгенный признак в конечном итоге исчез бы в результате полового отбора.
Мьюир подчеркнул: «Модель не говорит, что даже если мы не найдём рисков, нам следует выпускать трансгенных рыб в дикую природу. Она просто говорит, что, вероятно, произойдёт, если мы это сделаем».
Модель может применяться к генетически модифицированным растениям, а также животным, и является одним из инструментов, используемых Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) для оценки потенциальных рисков, создаваемых трансгенными организмами.
Glofish — единственные трансгенные животные, одобренные FDA для продажи населению.
Статья опубликована в журнале Evolution.