Атлетичные лягушки имеют быстрее меняющиеся геномы
Физически активные лягушки обладают геномами, которые меняются быстрее, согласно новому исследованию ядовитых лягушек Центральной и Южной Америки.
Участки ДНК накапливают изменения со временем, но скорость их накопления значительно варьируется между видами. Ранее биологи пытались объяснить это различиями в размере тела, времени генерации, плодовитости и продолжительности жизни. Одна из теорий 1990-х годов предполагала, что виды с более высоким уровнем основного обмена (метаболизма в покое) должны накапливать изменения ДНК быстрее, особенно среди холоднокровных животных. Однако последующие исследования не нашли подтверждения этой идее.
Проблема предыдущих тестов заключалась в том, что измерения метаболизма проводились на животных в состоянии покоя, а не во время нормальной физической активности.
Для проверки гипотезы исследователи подвергли почти 500 лягушек (более 50 видов) из лесов Колумбии, Эквадора, Венесуэлы и Панамы «тесту на физподготовку». Лягушки бежали в вращающейся пластиковой трубке, похожей на колесо для хомяка, а их потребление кислорода измерялось после четырёх минут упражнений.
Самые активные виды имели аэробную ёмкость в пять раз выше, чем самые медлительные, и могли бежать дольше до усталости.
Чтобы оценить скорость изменения генома каждого вида, была также реконструирована генеалогическое древо ядовитых лягушек с использованием последовательностей ДНК пятнадцати генов.
Чёткая закономерность: атлетичные лягушки имели тенденцию к более быстрому изменению генома. Исследователи проверили и другие факторы (размер тела, кладки), но только физическая подготовка последовательно коррелировала со скоростью эволюции.
Причина этого явления остаётся загадкой. Одна из возможностей связана с вредными молекулами — свободными радикалами, количество которых увеличивается в организме как побочный продукт физической нагрузки. После прекращения активности восстановление кровообращения и притока кислорода к менее активным тканям может вызвать всплеск свободных радикалов, способных повреждать ДНК. Если такие изменения затрагивают ДНК половых клеток, они могут передаваться потомству.
Авторы подчёркивают, что результаты не опровергают пользу регулярных физических упражнений для людей, которые снижают риск рака, болезней сердца и диабета. То, что применимо к холоднокровным животным, таким как ядовитые лягушки, не обязательно применимо к теплокровным, таким как человек.
Результаты исследования опубликованы в выпуске журнала Molecular Biology and Evolution от 10 апреля.