Исследователи демонстрируют адаптивный потенциал гибридизации у видов комаров

Учёные из Ливерпульской школы тропической медицины (LSTM) использовали естественный эксперимент, созданный давлением инсектицидов, чтобы определить, как главные переносчики малярии — Anopheles gambiae s.s. и Anopheles coluzzii — быстро реагируют на изменения окружающей среды.

В сотрудничестве со специалистами по геномному анализу из Института Сэнгера и полевыми энтомологами в Гане исследователи секвенировали геномы отдельных диких комаров каждого вида из южной Ганы. Результаты, опубликованные в Nature Communications, показывают, что перенос основной мутации устойчивости к инсектицидам (kdr) привёл к замене более 3 миллионов окружающих пар оснований ДНК (1.5% генома) у A. coluzzii на фрагмент от A. gambiae s.s. Это особенно важно, поскольку два вида очень близкородственны, а заменённый регион — один из немногих участков их геномов, которые существенно различаются.

Удивительно, но это кажущееся огромным геномное нарушение не оказало заметного влияния на репродуктивную изоляцию: уровень гибридизации между видами в Гане остаётся низким и стабильным, несмотря на резкий рост частоты мутации kdr у A. coluzzii.

Доктор Дэвид Уитман, соавтор исследования, отметил: «Наша работа демонстрирует удивительную гибкость геномов близкородственных видов. Заменённый геномный участок не только огромен, но и ранее считался основным "островом видообразования" — вероятным местом расположения генов, отвечающих за репродуктивную изоляцию видов. Эти находки не только ставят под вопрос общую важность "островов видообразования", но и показывают, что эти близкородственные виды комаров могут эволюционировать в основном отдельно, но затем обмениваться генетическими вариациями для быстрой адаптации к изменениям среды, вызванным деятельностью человека».

Два вида, сосуществующие на большей части Западной и Центральной Африки, демонстрируют поведенческие и экологические различия. Anopheles coluzzii способен использовать относительно стабильные сельскохозяйственные места размножения, что может продлевать передачу малярии далеко в сухой сезон. A. gambiae s.s. традиционно был более устойчив к инсектицидам, но с переносом мутаций устойчивости это меняется.

Профессор Мартин Доннелли, старший автор исследования, сказал: «Благодаря сотрудничеству с Институтом Сэнгера мы учимся использовать геномную информацию Anopheles для решения вопросов огромной эволюционной и общественной важности».

Профессор Доминик Квятковски добавил: «Это замечательный пример того, как новые технологии анализа геномных последовательностей могут прояснить конкретные биологические вопросы в полевых условиях».