Группа ученых из Сколтеха и Института проблем передачи информации РАН на примере рачков-бокоплавов из озера Байкал показала, что параллельная эволюция, связанная с формированием адаптаций, может затрагивать тысячи генов у близкородственных видов, а не только единичные гены, как считалось ранее. Результаты исследования опубликованы в журнале Genome biology and Evolution.
Известно, что иногда в основе формирования сходных адаптаций лежат одни и те же мутации, возникшие независимо: эволюция как бы повторяется. Такое явление называется параллельной эволюцией. Обычно бывает трудно показать, что такие мутации возникли не случайно, а действительно помогают организмам приспосабливаться к условиям окружающей среды. До сих пор адаптивные параллельные мутации находили только в некоторых генах или небольших группах взаимосвязанных генов.
Команда ученых из Сколтеха и Института проблем передачи информации РАН под руководством профессора Сколтеха, эволюционного биолога Георгия Базыкина провела масштабный биоинформатический анализ белок-кодирующих последовательностей 46 видов рачков-бокоплавов, обитающих в озере Байкал. Исследователей интересовало, можно ли заметить повышение темпов адаптивной параллельной эволюции в близкородственных формах, образованных в результате вспышки видообразования (возникновения большого числа близкородственных видов в небольшой географической области).
В результате работы было обнаружено, что в генах байкальских рачков адаптивные параллельные мутации в ДНК более распространены, чем случайные. Эти изменения затрагивают несколько тысяч генов. Основываясь на некоторых базовых закономерностях молекулярной эволюции, ученые доказали, что найденные мутации действительно связаны с адаптацией к среде обитания. Однако с какими именно приспособлениями связаны обнаруженные параллелизмы - остается загадкой.
"В Байкале обитает много сотен видов эндемичных бокоплавов, образовавшихся из нескольких видов, когда-то заселивших озеро. Они освоили всевозможные экологические ниши - среди них есть как хищники, так и планктонные формы и паразиты. Параллелизмы были найдены даже между формами, имеющими совершенно разный образ жизни", – рассказывает первый автор исследования аспирантка Сколтеха Валентина Бурская.
*****
Сколтех – негосударственный международный университет. Созданный в 2011 году в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом (MIT), Сколтех готовит новое поколение лидеров в области науки, технологий и бизнеса, проводит исследования в прорывных областях и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром. Сколтех развивает шесть приоритетов: наука о данных и искусственный интеллект, науки о жизни и здоровье, современные методы проектирования и перспективные материалы, энергоэффективность, фотоника и квантовые технологии, перспективные исследования. Усилия Сколтеха призваны способствовать укреплению технологического превосходства России в приоритетных направлениях.
