Слепые жуки демонстрируют необычные признаки зрения
Исследователи из Университета Аделаиды сделали удивительное открытие в водоносных горизонтах под пустыней Западной Австралии, которое бросает вызов традиционному дарвиновскому взгляду на эволюцию.
Команда под руководством доктора Саймона Тирни обнаружила, что у вида слепых хищных водяных жуков, живущих под землей миллионы лет, экспрессируются гены зрения (опсины), которые обычно встречаются только у видов с глазами. Исследование опубликовано в авторитетном журнале Royal Society Open Science.
«Опсиновые белки формируют зрительные пигменты, которые превращают фотоны света в сигнал, отправляемый в мозг. Мы ожидаем найти опсины у жуков, живущих на поверхности, но обнаружить их у обитающих в темноте — необычно», — говорит доктор Тирни.
«Присутствие этих продуктов генов необычно не только потому, что под землей нет света для активации сигнальных путей (биохимических каскадов), но и потому, что у этих жуков также нет глаз», — отмечает он.
По словам доктора Тирни, генетические механизмы, ведущие к редукции признаков со временем (регрессивная эволюция), сотни лет интриговали биологов, поскольку традиционные дарвиновские взгляды на эволюцию как адаптивный процесс могут не всегда применяться.
«Эти жуки предоставили нам убедительные предварительные доказательства неадаптивной эволюции», — говорит доктор Тирни.
«Неадаптивная эволюция, или нейтральная теория, — это когда на ген нет давления отбора, что приводит к накоплению случайных мутаций в последовательности гена с течением времени».
Команда использовала передовые методы молекулярной биологии (секвенирование нового поколения), чтобы сравнить три вида подземных жуков с двумя близкородственными видами, обитающими на поверхности. Продукты генов опсина были обнаружены у всех поверхностных видов и у одного из трех изученных подземных видов.
«Наши результаты в целом соответствуют неадаптивной эволюционной теории, а обнаружение функционального опсина у одного подземного вида может указывать либо на вторичную роль опсина (плейотропию), либо на количество времени, проведенного под землей», — поясняет доктор Тирни.
На сегодняшний день известно около 100 видов подземных жуков, живущих в изолированных подземных пещерах.
Доктор Тирни считает, что эти жуки станут одной из самых информативных систем для изучения механизмов регрессивной эволюции, поскольку можно проводить множественные сравнения между видами, что даст большой объем выборки для статистической оценки.
«Наше исследование внесло значительный вклад в понимание того, как регрессивная эволюция может протекать в рамках неадаптивного эволюционного процесса», — заключает он.