Дослідники з Університету Нью-Йорка дослідили новий механізм впливу батьківських організмів на нащадків. Пов’язаний з генетикою, цей механізм сильно відрізняється від класичного наслідування ознак і може пояснити деякі механізми виникнення нових біологічних видів.
Прямий чи непрямий розвиток?
Традиційний погляд на мікроеволюцію полягає у тому, що мутації, які виникають у батьківському організмі передаються нащадкам і там вже підтримуються або не підтримуються природним відбором. Водночас, існує протиставлення змін генетичних і зовнішніх факторів. І як баланс між зовнішніми умовами та генетичними змінами й відбувається еволюція.
Аж ось з’явилося дослідження, у якому наводиться приклад, коли це не зовсім так. Вчені досліджували прямий та непрямий розвиток організмів. Зазвичай організми в стадії личинки й ті, в яких народжуються маленькі копії дорослих особин, належать до різних видів, родів, а то й класів живих істот. Усі ссавці, включно з нами, мають прямий розвиток, тому істоти з непрямим розвитком видаються нам чимось незвичайним.
Проте в морського хробака-поліхети Streblospio benedicti, широко розповсюдженого у прибережних водах Північної Америки, окремі популяції одного й того самого виду мають різні життєві цикли. Ба більше, за повної ідентичності дорослих особин, яйця вони відкладають різного розміру.
В тих хробаків, в яких спостерігається розвиток зі стадією личинки, не схожої на дорослу особину, яйця вдвічі менші, ніж у тих, де личинка дуже схожа на дорослу особину. Це пов’язано з тим, що формування особини за прямим розвитком вимагає більшого запасу поживних речовин.
Донні личинки поліхет. Джерело: James A. Blake
Схожих на дорослих особин личинок, самиці Streblospio benedicti залишають менше. Їм також легше знайти прихисток на дні, де живуть дорослі особини. Менших за розміром личинок, що мають плавці і живуть у товщі води, можна народжувати у більшій кількості, однак і доживають вони до дорослого стану рідше.
Як матері регулюють генетичне різноманіття своїх нащадків
Streblospio benedicti є чудовим об’єктом для вивчення генетичних основ прямого та непрямого розвитку. І дослідження показали справді дивну річ. Утворенням личинки та регуляцією розміру яйця в цього хробака керують дві повністю незалежні групи генів.
Гени, що відповідають за прямий чи непрямий розвиток, нащадок отримує від обох батьків, а ось те, якого розміру буде яйце повністю регулюється геномом матері.
Це викликає досить нетипову ситуацію під час схрещуванні особин з різних популяцій. Саме по собі схрещування відбувається без проблем. Однак у тих випадках, коли личинка утворюється з маленького яйця від матері, яка сама проходила стадію личинки, а гени, що керують розвитком, вона отримала від батька, їй просто не вистачає запасу поживних речовин для розвитку і вона гине.
У цьому випадку виникає цікава ситуація, коли ті гени матері, що не були передані нащадкам, все одно впливають на їх долю, виступаючи в якості тих самих зовнішніх факторів еволюції. Фактично, цей фактор призводить до того, що при схрещуванні різних ліній виживають тільки ті личинки, яким дісталися гени, що призводять до народження вільноплавної форми. В такий спосіб хробаки-матері регулюють генетичне різноманіття своїх нащадків, використовуючи негенетичні фактори.
Цей механізм, крім своєї незвичності, може пролити світло на те, чому різні типи розвитку групуються по різних філогенетичних лініях. Цілком може бути, що прямий та непрямий шляхи розвитку завжди виникають як пари непов’язаних одна з одною ознак. І необхідність їх комбінації в нащадках швидко призводить до генетичної ізоляції.
eLife (2018), doi: 10.7554/eLife.37143
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.