Маленькая рыбка проливает свет на генетические основы эволюции

Генетический анализ колюшек показывает, что изолированные популяции в сходных условиях развиваются схожим образом. Основа для этого уже присутствует в геноме их предков. Об этом сообщают эволюционные биологи из Базельского и Ноттингемского университетов в журнале Evolution Letters.

В природе много примеров, когда эволюция неоднократно и независимо приводит к одним и тем же признакам. Схожие адаптации к сходным условиям среды задокументированы у многих видов животных и растений, но в основном на уровне внешних характеристик. Однако степень, в которой сходные популяции использовали одни и те же генетические варианты в ходе эволюции, изучена мало.

Новое исследование дало новые данные о генетической основе такой параллельной эволюции. Учёные из Базельского и Ноттингемского университетов изучили геном трёхиглой колюшки.

Эта рыба популярна среди эволюционных биологов, так как адаптировалась к самым разным местообитаниям. Кроме того, общий предок пресноводных популяций — колюшки, изначально жившие в океане — существует до сих пор, что позволяет изучить исходную генетическую базу.

Изолированные популяции развивают одинаковые признаки

На шотландском острове Норт-Уист колюшки обитают в водоёмах с крайне разными значениями pH. В то время как озёра на западе содержат щелочную воду, озёра на востоке в верховых болотах — кислые и бедные питательными веществами.

Изучение пяти популяций из западных и восточных озёр показало, что рыбы адаптировались к щелочной или кислой среде независимо друг от друга, но схожим образом. Например, все пять популяций в кислых озёрах демонстрировали сильно редуцированный скелет и замедленный рост — вероятно, как адаптацию к нехватке питательных веществ.

Варианты, уже имевшиеся в геноме предков

Помимо общих внешних признаков, исследователи также установили, что изменения в генетическом пуле протекали очень похожим образом: популяции в одном типе среды обитания демонстрировали одинаковые генетические варианты в десятках участков генома. Это позволяет предсказать, где в геноме произойдут изменения под влиянием конкретной среды — эволюция становится в некоторой степени предсказуемой.

Генетический анализ морского предка также показал, что генетические варианты, полезные для адаптации к кислой или щелочной воде, уже присутствуют у предка. Таким образом, сходные жизненные формы возникали не случайно, а независимо друг от друга через предсказуемую сортировку полезных генетических вариантов, уже имевшихся в геноме.