Рыбы независимо эволюционируют одинаково в токсичной воде
Несколько видов рыб адаптировались к суровым условиям с помощью одного и того же механизма, что ставит под вопрос случайность эволюции, согласно исследованию Университета штата Канзас и Университета штата Вашингтон.
Мичи Тоблер, Райан Гринвей, Ник Бартс, Джоанна Келли и другие соавторы опубликовали статью о повторяющихся адаптациях к экстремальным условиям в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи изучают, как работает эволюция и адаптация. Они обнаружили рыб, живущих в воде с высокой концентрацией токсичного сероводорода (H2S). Этот газ связывается с ферментом в митохондриях — «энергостанциях» клеток — и отключает производство энергии на клеточном уровне, убивая большинство других организмов.
Было обнаружено не менее 10 различных линий рыб, которые адаптировались к жизни в этой экстремальной среде.
«Наше исследование показывает, что одни и те же пути были изменены у множества разных видов рыб, адаптированных к сероводороду», — сказала Келли.
Все 10 линий адаптировались с помощью одного механизма:
- Изменение целевого фермента, чтобы токсикант не мог с ним связываться.
- Усиление существующего механизма детоксикации внутри митохондрий для быстрого выведения сероводорода.
Этот универсальный фермент есть у всех организмов — от человека до грибов и растений, — но изменился именно у этих рыб.
Открытие ставит под вопрос идею эволюционного биолога Стивена Гулда о том, что «перемотка ленты жизни» каждый раз давала бы разные результаты.
«Мы обнаружили, что во всех этих линиях... эволюция фактически разворачивается очень похожими способами. Я думаю, это говорит нам о чём-то очень фундаментальном в том, как организмы адаптируются, и о том, что адаптивные решения, возможно, ограничены», — сказал Тоблер.
Исследователи могут сравнивать рыб с адаптацией и их предков из нормальной среды, поскольку между средами обитания нет барьера. Адаптация к токсичной среде ведёт к образованию новых видов. Дальнейшие исследования продолжаются.