Суббота, 13 Январь 2018 05:10

Видообразование на наших глазах

Автор 
Оцените материал
(2 голосов)

В рамках работ по изучению процессов «быстрого» видообразования группа российских эволюционных биологов оценила уровень метилирования ДНК при адаптации морских форм небольшой рыбки – трехиглой колюшки к пресноводной среде, а также выявила регуляторные молекулы, обеспечивающие её адаптацию к пресной воде. 

Фенотипическое и функциональное разнообразие видов или популяций позволяет им избежать конкуренции, находясь в одной и той же экосистеме, либо завоевать новые ранее неосвоенные экологические ниши. Концепция эволюционного «прерывистого равновесия», предложенная в 1972 году палеонтологами Нильсом Элдриджем (р. 1943) и Стивеном Гулдом (1941-2002), предполагает, что длительные периоды относительно малых изменений в эволюции сменяются периодами быстрого видообразования. Подобные явления описаны для многих видов организмов, например, цихлид Великих Африканских Озер (Малави, Танганьики и Виктории), барбусов озера Тана (Эфиопия), форелей армянского озера Севан или дальневосточных гольцов.

Лобастая цифотиляпия зебра - Cyphotilapia frontosa. Эндемик озера Танганьика. Фото: Fotolia.com. Автор: Nataly Reinch

 Лобастая цифотиляпия зебра - Cyphotilapia frontosa. Эндемик озера Танганьика. Photo by photographer, Nataly Reinch (Fotolia.com)

Быстрый процесс формообразования различных видов животных предполагает наличие специальных механизмов, участвующих в формировании морфологических и биохимических изменений. Подобные ускоренные процессы могут быть связаны как с полиморфизмом предковой формы, так и с мутациями в регуляторных участках генома, отвечающих за комплексные изменения в его экспрессии. Кроме того, важную роль имеют разнообразные эпигенетические механизмы, влияющие на быстрые морфо-физиологические изменения организма. «Быстрое» видообразование, по сути, вторичное - первоначально виды долго и нудно дивергируют на разные экологические формы обычным, «дарвиновским» способом, а затем в некоторых случаях они скрещиваются между собой, восстанавливая широкий экологический потенциал. Далее из этой гибридной формы «быстро» выщепляются специализированные формы. Данная теория предполагает, что родительская форма имеет в себе все механизмы, которые затем могут быть реализованы при меняющихся условиях среды обитания.

Постгляциальные озёра республики Карелия. Место нереста трёхиглой колюшки. Фото: Недолужко А.В. 

Для трёхиглой колюшки (Gasterosteus aculeatus), рыбы известной многим отечественным аквариумистам, такой тип видообразования (формообразования) также описан.  Данный процесс происходит в последние несколько тысяч лет во время колонизации морскими формами этого вида озер, образовавшихся в северном полушарии на исходе последнего оледенения.

Трёхиглая колюшка - Gasterosteus aculeatus. Фото: Fotolia.com. Автор: Witold Krasowski

 Трёхиглая колюшка - Gasterosteus aculeatus. Photo by photographer, Witold Krasowski (Fotolia.com)

В рамках работ по изучению процессов «быстрого» видообразования группой российских эволюционных биологов показана роль метилирования ДНК (модификация молекулы ДНК без изменения её нуклеотидной последовательности ДНК – примечание автора) при адаптации популяций трёхиглой колюшки к пресноводной среде. Более того, описанная авторами повышенная эпигенетическая пластичность в некоторых случаях, по-видимому, может служить в качестве компенсаторного механизма при пониженной генетической изменчивости в пресноводных популяциях этого вида.

Белое море - место отлова трёхиглой колюшки для экспериментов. Фото: Недолужко А.В.

Также в результате сравнительного анализа представителей пресноводных и морских популяций трёхиглой колюшки  учеными были обнаружены «стрессовые» микроРНК (некодирующие молекулы длиной 18—25 нуклеотидов, принимающие участие в регуляции экспрессии генов – примечание автора), а также микроРНК, обеспечивающие адаптацию к пресной воде у этого вида. 

Особи трёхиглой колюшки, погибшие вовремя нереста. Фото: Недолужко А.В.Предполагается, что предки современной пресноводной формы трехиглой колюшки используют целый спектр приспособлений, как на генетическом, так и на фенотипическом уровне, которые позволили этому организму не только нереститься в пресных водах карельских озёр, но и завоевать их, образовав новую форму.

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

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

Подробнее с результатами можно познакомиться в работах, вышедших во второй половине 2017 года в журналах Molecular Biology an Evolution: Artemov et al. (2017) Genome-Wide DNA Methylation Profiling Reveals Epigenetic Adaptation of Stickleback to Marine and Freshwater Conditions и Scientific Reports: Rastorguev et al. (2017) Differential miRNA expression in the three-spined stickleback, response to environmental changes.

Прочитано 750 раз Последнее изменение Воскресенье, 15 Апрель 2018 19:19
Недолужко Артем

Главный редактор

Сайт: treefrog.ru

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить