Пятна на яйцах цихлид: как эволюция создает новые признаки
Эволюция новых признаков с новыми функциями всегда была вызовом для эволюционной биологии. Изучая цветные отметины рыб цихлид, швейцарские ученые смогли показать, что спровоцировало эти эволюционные инновации: мобильный генетический элемент в регуляторной области гена окраски. Их результаты опубликованы в последнем выпуске авторитетного научного журнала Nature Communications.
Команда исследователей из Базеля под совместным руководством профессора Вальтера Зальцбургера с факультета зоологии и профессора Маркуса Аффольтера из Биоцентра Базельского университета выяснила генетическое и эволюционное происхождение эволюционной инновации у африканских цихлид. Самцы более 1500 видов имеют на анальных плавниках заметные цветные отметины — так называемые пятна на яйцах (egg-spots), — которые играют центральную роль в брачном поведении этих инкубирующих икру во рту рыб. Сразу после нереста самка собирает икру в рот до оплодотворения. Затем самец демонстрирует свои пятна, на что самка реагирует, хватая их ртом и поднося его к генитальному отверстию самца — только теперь икра оплодотворяется во рту самки.
«Прыгающие гены»
Базельские биологи смогли показать, что эволюция пятен на яйцах связана с вставкой мобильного генетического элемента — «прыгающего гена» — в регуляторную область вновь идентифицированного гена пигментации. Эти мобильные элементы — короткие цепочки ДНК, способные менять свое положение в геноме и влиять на регуляцию других генов.
В случае пятен цихлид наличие «прыгающего гена» выше по течению от гена пигментации с названием fhl2b приводит к изменению экспрессии гена в пигментных клетках и, следовательно, к развитию характерного рисунка пятен на анальном плавнике самцов цихлид. Ученые пришли к этому выводу после внедрения сегмента генома цихлид, содержащего мобильный элемент, в эмбрионы рыб данио-рерио. Им действительно удалось локализовать соответствующую экспрессию в специфической группе пигментных клеток.
«Эти результаты еще раз иллюстрируют важность изменений в экспрессии генов в эволюции», — комментирует выводы профессор Вальтер Зальцбургер.