Эволюция предсказуема для насекомых, питающихся токсичными растениями
Исследование, опубликованное 23 июля в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что у насекомых, выработавших устойчивость к мощному растительному токсину, одни и те же адаптации возникали независимо у разных видов, в разных местах и в разное время.
- Объект исследования: 18 видов насекомых из четырёх отрядов — жуков, бабочек и мотыльков, мух и клопов, питающихся растениями, содержащими токсичные карденолиды.
- Механизм токсичности: Карденолиды связываются с ферментом Na,K-ATPase («натриевый насос»), который жизненно важен для работы клеток животных, и выводят его из строя.
Учёные обнаружили, что устойчивость к токсину у насекомых из разных отрядов часто обеспечивается одними и теми же мутациями в гене натриевого насоса:
- Мутация N122H была найдена у представителей всех четырёх изученных отрядов.
- Вторая мутация в том же гене была обнаружена у 11 из 18 видов.
Эксперименты с культурами клеток подтвердили, что эти мутации обеспечивают устойчивость к карденолидам, а их комбинация даёт синергетический эффект, удваивая сопротивляемость.
Вывод: Ген натриевого насоса, унаследованный от общего предка сотни миллионов лет назад, оказался «узким местом» для эволюции. Приспособление к токсину происходило независимо на протяжении последних 300 миллионов лет, но приводило к повторяющимся изменениям на молекулярном уровне.
«Это поистине замечательный уровень эволюционной повторяемости, и он предполагает, что для выработки устойчивости к растительному токсину было очень немного эффективных вариантов», — отметил соавтор работы, профессор Корнеллского университета Анураг Агравал.