Исследование морских улиток проясняет спор о крупных эволюционных переходах

Ключевые эволюционные изменения происходят постепенно, а не в виде драматических «монстрообразных» скачков. К такому выводу пришли биологи, ответив на давний вопрос о том, как возникли такие революционные инновации, как полет, зрение или живорождение.

Эволюция обычно идет постепенно, маленькими шагами, но иногда порождает поразительные новые функции, например, перья, которые в конечном итоге позволили птицам летать. До сих пор было сложно понять механизм таких значительных изменений, отчасти из-за их древности, отчасти из-за трудности представления промежуточных стадий. Некоторые ученые предполагали, что они происходят большими шагами благодаря крупным мутациям, порождающим «многообещающих монстров». Другие утверждали, что инновации строятся постепенно, а естественный отбор благоприятствует промежуточным шагам.

Изучив полногеномные последовательности группы морских улиток, недавно перешедших от откладывания яиц к живорождению, ученые из Университета Шеффилда и их коллеги из Университета Гётеборга и Института науки и технологий Австрии смогли разрешить этот спор на конкретном примере.

Исследование, опубликованное в Science, использовало новую методологию, чтобы определить, произошел ли этот переход к живорождению быстро или постепенно. Полученные данные можно применить для объяснения других драматических эволюционных сдвигов.

Ученые идентифицировали 50 генов, которые идеально ассоциированы со способом размножения, и оценили время их возникновения. Результаты показали, что эти гены накапливались постепенно, распространяясь в разное время в прошлом. Это доказывает, что инновация может эволюционировать прогрессивно, а не в один эволюционный шаг.

Профессор Роджер Батлин отметил, что понимание происхождения ключевых инноваций важно, поскольку они радикально меняют ход эволюции. До сих пор возможностей для их изучения было мало, так как большинство изменений произошло очень давно.

«Обнаружив и изучив недавний эволюционный сдвиг в способе рождения потомства у морских улиток, мы теперь можем понять эти крупные изменения и применить наши методы ко многим другим эволюционным переходам».

Результаты исследования изменят взгляд биологов на основные эволюционные переходы, сместив фокус с больших скачков на понимание прогрессивной пользы малых шагов. Они также помогут анализировать генетическую и историческую основу других адаптивных признаков, что особенно важно в условиях быстрой адаптации организмов к меняющемуся миру.

В дальнейшем команда планирует изучить функции выявленных генов, чтобы понять последовательность эволюционных шагов, приведших к живорождению. Они также надеются, что их методы будут применены к изучению других адаптаций, например, термоустойчивости, необходимой для выживания видов в условиях изменения климата.