Что слепые жуки могут рассказать нам об эволюции
Эволюцию часто воспринимают как направленный или адаптивный процесс. Однако это не всегда так. Иногда эволюция может быть регрессивной, например, когда животные теряют какой-либо признак, как зрение у пещерных рыб или кротовых крыс.
Ключевой вопрос: является ли потеря глаз адаптивным ответом на существование в темноте или же это результат накопления вредных генетических мутаций в отсутствие очищающего отбора?
- Адаптивное объяснение (Чарльз Дарвин): потеря зрения происходит из-за неупотребления органов.
- Нейтральная теория (неадаптивная): потеря признака — результат отсутствия отбора, что позволяет накапливаться вредным мутациям, которые в итоге могут нарушить транскрипцию ДНК в РНК и производство функциональных белков.
Исследование подземных жуков
Новое исследование применило современные методы секвенирования генов к водным жукам, которые независимо друг от друга колонизировали подземные водоносные горизонты (калькреты) в пустыне Западной Австралии. Изоляция в течение миллионов лет привела к образованию новых видов.
Учёные сравнили профили экспрессии генов («транскриптомы») трёх подземных видов с двумя наземными родственниками.
Неожиданное открытие
В одном из видов слепых жуков, живущих в темноте миллионы лет, был обнаружен ген опсин, участвующий в зрении. Опсины формируют зрительные пигменты, преобразующие фотоны света в сигнал для мозга. Это было неожиданно, учитывая полное отсутствие света и глаз у этих животных.
Это открытие ставит два вопроса:
- Есть ли у гена опсина другая полезная функция, помимо зрения (плейотропия)? Пока доказательств этому нет.
- Было ли достаточно времени для неадаптивной эволюции, чтобы сделать этот ген неактивным?
Подтверждение нейтральной теории
У двух других изученных подземных видов жуков, обитающих в разных пещерах, не было обнаружено транскрипции генов опсина. Это открытие, по-видимому, подтверждает предсказания нейтральной теории.
Исследование показывает, что эволюция не всегда прогрессивна. Благодаря скромным водным жукам мы приближаемся к документированию неадаптивной эволюции на молекулярно-механистическом уровне для широкого круга видов.