Новые виды могут возникать в результате быстрой эволюции митохондрий

Исследование генетиков из Университета штата Орегон пролило новый свет на то, как изолированные популяции одного вида эволюционируют в сторону репродуктивной несовместимости и, таким образом, становятся отдельными видами.

Учёные секвенировали весь геном тихоокеанского ракообразного Tigriopus californicus, обитающего в приливных лужах. Этот вид является модельным для изучения дифференциации на основе географической изоляции — ранней стадии разделения одного вида на несколько.

Исследователи изучили коэволюцию митохондриальных и ядерных генов. Митохондрии действуют как энергетические станции клетки, производя аденозинтрифосфат (ATP) — источник химической энергии.

Как и у всех животных, большинство генов клетки T. californicus находится в её ядре, но некоторые — в митохондриях.

«Митохондриальный органоид содержит небольшую хромосому всего с 37 генами, но эти гены абсолютно необходимы для метаболизма, — говорит ведущий автор исследования Фелипе Баррето. — Для правильного производства ATP в клетке несколько сотен других генов, закодированных в ядре, должны напрямую взаимодействовать с 37 митохондриальными генами. Мутации в митохондриальных генах могут сделать эти взаимодействия неоптимальными и привести к снижению метаболической эффективности».

Популяции T. californicus вдоль тихоокеанского побережья Северной Америки имеют митохондриальные гены, которые сильно различаются от одной популяции к другой — между ними наблюдается множество мутаций.

«В результате гибридное потомство от скрещивания разных популяций демонстрирует сниженную приспособленность в виде меньшей плодовитости, медленного развития и сниженной выработки ATP, что было подтверждено в нескольких предыдущих экспериментах», — отмечает Баррето.

Баррето и его коллеги использовали молекулярные статистические модели для скрининга геномов восьми популяций, чтобы выявить, какие гены могут быть несовместимы между популяциями.

«Эти гены могут быть кандидатами для понимания того, как разные популяции становятся несовместимыми и, возможно, в конечном итоге превращаются в разные виды», — заключает он.