Ученые исследуют параллельную эволюцию у палочников
Ученые из Университета штата Юта и их коллеги исследовали вопрос предсказуемости и повторяемости эволюции на примере палочника Timema cristianae, обитающего в горах Санта-Инес в Калифорнии.
Исследователи изучали два экологических типа (экотипа) этого насекомого, адаптированных к разным видам растений-хозяев. Эти экотипы различаются полосами на спине, оттенками зеленой окраски и особенностями спаривания.
Расходящиеся экотипы стали моделью для изучения роли естественного отбора в параллельной видообразовании — типе параллельной эволюции, при которой признаки, вызывающие репродуктивную изоляцию, неоднократно развиваются в независимых, близкородственных популяциях по мере адаптации к разным средам. Результаты опубликованы в выпуске журнала Science от 15 мая 2014 года.
Для исследования ученые:
- Проанализировали полногеномные различия у 160 палочников из четырех пар природных популяций на разных растениях-хозяевах.
- Провели повторное секвенирование 449 дополнительных частичных геномов от пар экотипов, экспериментально пересаженных на другие растения.
Исследователи задокументировали генетическую основу адаптивных изменений, включая изменения функций генов. Было обнаружено "огромное, огромное обогащение" генов, связанных со связыванием ионов металлов в этих организмах. Цель этого механизма (хранение металлов или защита от их избытка) осталась невыясненной и требует дальнейшего изучения.
Работа затрагивает давний спор в эволюционной биологии о детерминизме против случайности и исторической обусловленности.
"Мы спросили себя: 'Если бы вы перемотали жизнь, как видеозапись, и воспроизвели ее снова, получили бы вы те же результаты?' Наши результаты предполагают, что, по крайней мере частично, да. Несмотря на некоторые идиосинкразические исходы, может существовать повторяемый компонент, движимый отбором — даже на общегеномном уровне и в ходе сложного процесса видообразования", — говорит эволюционный генетик Захария Гомперт.
Исследование поддержано Европейским исследовательским советом и Университетом штата Юта. В проекте участвовали ученые из университетов США, Великобритании, Германии, Швейцарии и Канады.