Статьи
Эволюция играет в lego
Опубликовано: 21.01.2019
Русские биологи в первый раз наглядно продемонстрировали механизм эволюции на высших организмах
Рыбка колюшка продемонстрировала, как в природе происходит эволюция по Дарвину — приспособление к новой среде обитания методом естественного отбора. Авторы работы — русские биологи — поведали о ней «Газете.Ru», пишет Н. Маркина.
Маленькая рыбка, трехиглая колюшка, наглядно показала биологам механизм эволюции по Дарвину – изменение под давлением естественного отбора.
Дядя Игорь играет в Бейблэйд Бёрст Эволюция Думсайзор Д3 против Волтраек В3
Ученым удалось на генетическом уровне заметить, как организм получает новые показатели и приспосабливается к новой среде обитания.
Статью с результатами изучения колюшки в бассейне Белого моря несколько русских ученых разместила в издании PLOS Genetics. Среди соавторов работы — сотрудники созданной по мегагранту лаборатории доктора наук Алексея Кондрашова на факультете биоинформатики и биоинженерии МГУ, лаборатории молекулярной генетики Общероссийского научного университета океанографии и рыбного хозяйства (ВНИРО), Беломорской биологической станции МГУ, Университета биологии развития РАН, Университета неприятностей передачи информации РАН.
SHARK VR!!! - Hungry Shark World VR | HD
Трехиглая колюшка была названа за три шипа на пояснице (в отечественных водоемах видится еще девятииглая, с девятью шипами). Эта рыбка изначально живет в море и приспособлена к обитанию в соленой воде.
Но волею случая кое-какие популяции выясняются в пресноводных озерах, они в том месте выживают, соответственно, производят приспособления к обитанию в питьевой воде. У них появляются кое-какие трансформации во поведении и внешнем облике.
А в базе этих трансформаций лежат мутации генов, каковые в новой среде рыбам не вредны, а нужны.
Колюшка была красивой моделью, на которой удалось в настоящем времени заметить такие вещи, каковые в большинстве случаев изучают только теоретически, максимум на бактериях. Биологи продемонстрировали, какие конкретно гены и как изменяются, дабы колюшка имела возможность жить в питьевой воде.
Ученые секвенировали (прочли последовательность ДНК) геном рыбок, пойманных в разных местах обитания. «Всего было изучено 8 образцов популяций, в каждом примере от 8 до 20 рыбок, — говорит первый создатель работы, аспирант факультета биоинформатики и биоинженерии МГУ Надежда Тереханова. — Работа над проектом началась в 2010 году на Беломорской биологической станции МГУ, а в 2012 году образцы ДНК колюшки были секвенированы». Среди них были две популяции морской колюшки, выловленные в различных местах, популяции колюшки, уже давно живущей в пресноводных озерах; популяция из озера, которое стало пресным в течение последних 30 лет.
И, наконец, популяции из двух бывших карьеров, в каковые колюшка была заселена человеком.
Сперва биологи сравнили геном морской и пресноводной колюшки и распознали более 18 тыс. генетических отличий. Эти отличия являются одиночные замены нуклеотидов (однонуклеотидный полиморфизм, SNP).
«Это как игра в Lego, — говорит заведующий лабораторией молекулярной биологи ВНИРО и начальник работы Николай Мюге. — Дабы сделать из торгового корабля флибустьера, не нужно выбирать все с нуля, а необходимо заменить пара кирпичиков — ну в том месте, пушки поставить, мешки убрать, и у тебя получается пиратский корабль. И без того же из морской колюшки возможно сделать пресноводную.
Берутся кирпичики, каковые в «морском» комплекте имеется, просто не довольно часто видятся.
В то время, когда рыбы заселяют пресноводное озеро, то эти редкие кирпичики оказываются под отбором, соответственно они видятся с каждым поколением все чаще и чаще, и популяция за сотню поколений делается всецело пресноводной. А все остальные кирпичики, целый геном, остался тем же самым».
Итак, ученые нашли генетические маркеры приспособления к питьевой воде. Среди поменянных были гены, несущие ответственность за осмотическую регуляцию, гены метаболизма, гены иммунной совокупности, гены, участвующие в развитии нервной совокупности, в поведении и др.
Примечательно, что эти маркеры группировались в «островки» на хромосомах, и таких островков ученые насчитали 19.
После этого в различных популяциях биологи изучили, с какой частотой видятся эти приспособительные маркеры. Как растолковывает Николай Мюге, в морских популяциях колюшки их частота мелка, а в пресноводных популяциях по окончании завершения процесса адаптации образовывает 80% и выше.
Популяция из Ершовского озера, которое отделилось от моря и лишь сравнительно не так давно опреснилось, претерпевает эволюцию практически на глазах. Частота пресноводных маркеров за 30-летний период поднялась в ней от 5 до 32%.
Ученым повезло с тем, что им удалось закончить эволюционный опыт, начатый во второй половине 70-ых годов двадцатого века биологом Валерием Зюгановым. Он в научных целях заселил два неестественных карьера морской и пресноводной колюшкой в равных количествах.
Они скрестились, и отправилась эволюция. В этих карьерах частота пресноводных маркеров за 33 года встала от изначальных 50 до 70%.
«Потому, что нам было известно с точностью до дня, в то время, когда как раз в карьеры заселили колюшку, мы просчитали, как изменились частоты аллелей за это время, и смогли вычислить коэффициент отбора», — продолжает Николай Мюге. Данный коэффициент характеризует давление отбора, он показывает, как большее преимущество приобретают носители одних генетических вариаций перед носителями вторых вариаций.
В случае если показатель нейтральный, коэффициент отбора равен нулю, а чем он больше, тем более нужен в данных условиях.
Естественный отбор — это механизм эволюции по Дарвину. «В популяции имеется маленькое количество особей, хуже вторых приспособленных к данным условиям среды, но владеющих показателями, благоприятными в второй среде, — растолковывает Надежда Тереханова. — Попадая же в новую среду, выживают особи, у которых присутствуют эти показатели, по причине того, что они становятся нужными в данной среде. Они оставляют потомство, которое владеет этими нужными показателями, и, так, показатели закрепляются в новой популяции».
В первый раз биологам удалось на примере высшего организма — на рыбах — отыскать участки генома, участвующие в адаптации к новой среде обитания и оценить для каждого из них силу естественного отбора в течение 33 лет. Это громадный ход вперед в изучении человека эволюции и механизмов животных и, согласно точки зрения биоинформатика Михаила Гельфанда, «биологически прекрасная задача».
На заставке изображение с сайта housecomputer.ru