Эволюция: новое понимание
С 1859 года, когда увидела свет классическая работа Дарвина „Происхождение видов”, мы знаем, что популяции изменяются с течением времени. Способность приспосабливаться к изменяющемуся окружению является основой эволюции и крайне важна для животных и растений при изменениях окружающей среды — например, климатических.Несмотря на очевидную важность данного процесса, мы, однако, всё ещё не вполне понимаем его тонкости. Очевидно, что организмы изменяют ДНК в ответ на давление естественного отбора. Но каким именно образом?..
Важные данные касательно этого вопроса были получены из работы Пабло Орозко-терВенгеля, сотрудника венского Университета ветеринарной медицины. Результаты будут опубликованы в ближайшем выпуске журнала „Молекулярная биология”.
В долговременной перспективе, все организмы должны адаптироваться, чтобы выжить, поскольку окружающая среда не остаётся неизменной. Главной трудностью в понимании этой адаптации было время, затрачиваемое на эксперименты, поскольку эволюция представляет собой постепенный процесс. К счастью, недавние прорывы в изучении экспериментальной эволюции дают нам ключ к пониманию необходимых деталей.
Их суть оставалась неопределённой до момента окончания работы в Институте популяционной генетики при Университете ветеринарной медицины в Вене. Для выяснения того, что происходит с организмом — в данном случае, речь идёт о плодовых мушках Drosophila melanogaster — терВенгель и его коллеги подвергали мушек особым температурным изменениям: 12-часовой день при 28oC сменялся ночью такой же длины при 18oC. На протяжении всего эксперимента учёные отслеживали изменения в ДНК мушек, отбирая пробы у женских особей через определённое количество поколений.
В начале эксперимента геном мушек был достаточно полиморфным для того, чтобы естественный отбор мог воздействовать на популяцию.
Исследователи подтвердили, что генетические изменения являются не случайными, а движимыми силой отбора: X хромосома оказалась более стабильной, чем хромосома III, несмотря на меньшую распространённой первой (каждая пара мушек несёт 4 копии хромосомы III, но только 1 копию X хромосомы). Кроме того, оказалось, что генетические изменения характеризуются распространённостью и скоростью: в течение всего 15 поколений частота вариантов достигла 5000, причём изменения генома были существенно сильнее ожидаемого.
Интересно, что не все изменения происходили с одинаковой быстротой. Обнаружено, что частота вариаций некоторых генов увеличивалась в течение всего эксперимента (37 поколений), а пропорция аллелей иных генов резко возрастала в начале исследования, но примерно через 15 поколений рост прекратила. Причины подобного выравнивания пока неясны, но они могут быть связаны с колебаниями температур в ходе эксперимента.