Видообразование через адаптацию

Гены, участвующие в адаптации к пресной воде, описала группа российских ученых, используя в качестве модельного объекта известную многим отечественным аквариумистам рыбу – трёхиглую колюшку (Gasterosteus aculeatus).

Трехиглая колюшка не один десяток лет известна как  модельный объект, широко используемый для изучения процессов адаптивного видообразования, происходящего при смене мест обитания – морская форма этого вида колонизовала и продолжает колонизировать пресноводные водоёмы по всему побережью Северного полушария.

Трёхиглая колюшка – Gasterosteus aculeatus. Photo by photographer, bobyramone (Fotolia.com)

В обычных условиях морская популяция трехиглой колюшки использует пресноводные ручьи и озера лишь для размножения, но в некоторых случаях что-то идет не по обычному сценарию, в результате чего образуется пресноводная резидентная популяция, морфология и физиология которой со временем изменяется, позволяя ей выживать в новых условиях. Способности колюшки к быстрой адаптации в меняющейся среде привлекли к ней внимание десятков научных групп и это не удивительно – в биологической науке уже давно укоренилось правило, согласно которому путь к Нобелевской премии лежит через правильно подобранный модельный объект.

Возвращаясь к результатам работы, хочется отметить, что она явилась логическим продолжением исследований, опубликованных этой же научной группой в прошлом году.  Тогда исследователями была показана важная роль метилирования ДНК (модификация молекулы ДНК без изменения её нуклеотидной последовательности ДНК – примечание автора) при адаптации популяций трёхиглой колюшки к пресноводной среде. Более того, было сделано предположение, что повышенная эпигенетическая пластичность в некоторых случаях, по-видимому, может служить в качестве компенсаторного механизма при пониженной генетической изменчивости в пресноводных популяциях этого вида.

В настоящем исследовании было выявлено 2982 гена, активность (экспрессия) которых значимо различается в жабрах морских и пресноводных особей. Кроме того, оказалось, что  эти дифференциально экспрессируемые гены неслучайным образом распределены по геному, и часто находятся в так называемых геномных «островках дивергенции», описанных ранее и ответственных за пресноводную адаптацию этого вида.

  Самка (сверху) и самец (снизу) трёхиглой колюшки в брачном наряде. Фото предоставлено Анной Барминцевой

Обнаруженные отличия в экспрессии генов показывают, что биологические виды используют целый спектр возможностей для завоевания новых ниш – в некоторых случаях это приводит к появлению новых форм и видов.

Подробнее с результатами можно познакомиться в работе, вышедшей апреле 2018 года в журнале Acta Naturae (страницы 70-78): Изучение генной экспрессии при адаптации к гипотоническим условиям на примере трехиглой колюшки (Gasterosteus aculeatus).