Обнаружен ген, указывающий на неожиданный эволюционный паттерн

Исследователи из Корнелла обнаружили у дрозофил ген, который предсказывает, будет ли отдельная мушка восприимчива или устойчива к бактериальной инфекции.

Ген существует в разных формах — аллелях — и кодирует секрецию клетками белка, называемого антимикробным пептидом (AMP), который убивает бактериальные патогены. Предковая форма этого гена обеспечивает дрозофилам устойчивость к инфекции, однако возникли восприимчивые аллели, не дающие такой защиты. Мухи с восприимчивыми аллелями имеют гораздо более высокую вероятность гибели от инфекции и несут значительно большую патогенную нагрузку.

Результаты, опубликованные 25 января в журнале Current Biology, удивительны, поскольку предыдущие исследования указывали, что большая часть адаптивной эволюции в иммунной системе насекомых сосредоточена в сигнальных или регуляторных генах — контролирующих экспрессию белков других генов — и что именно они в основном определяют устойчивость к инфекциям. Однако этот ген AMP не является регуляторным, но при этом сильно влияет на резистентность и демонстрирует необычные признаки естественного отбора.

«Общепринятая точка зрения на эволюцию иммунитета насекомых заключалась в том, что всё давление естественного отбора приходилось на регуляторные и сигнальные гены, а гены AMP не были важны в этом отношении. Мы показываем, что это не так», — сказал Брайан Лаззаро, профессор энтомологии и старший автор статьи.

Исследователи обнаружили, что одни и те же восприимчивые формы этого гена AMP возникали независимо по крайней мере у пяти видов Drosophila в ходе эволюции.

«Это крайне необычно», — отметил Лаззаро.

Обычно аллели, снижающие иммунитет, со временем удаляются из генофонда естественным отбором, но эти аллели, делающие дрозофил более восприимчивыми, продолжают формироваться и сохраняться у разных видов.

«Для этого должна быть причина, но мы не знаем, какая», — сказал Лаззаро.

Учёные полагают, что этот паттерн может быть примером балансирующего отбора, когда два разных аллеля сохраняются в популяции, поскольку ни один из них не является универсально хорошим или плохим, и каждая форма может быть выгодна в разных обстоятельствах.