Эволюционное топливо: Исследователи изучили сохранение древней хромосомной инверсии
Генетическая изменчивость — это конечное топливо для эволюции. Однако за века этот резервуар истощается в ходе естественного отбора и случайного генетического дрейфа.
Вопрос о том, может ли и как генетическая изменчивость сохраняться в долгосрочной перспективе, остаётся важным для учёных. Группа исследователей опубликовала своё исследование этого вопроса 12 июня 2023 года в онлайн-издании Proceedings of the National Academy of Sciences.
Команда исследовала палочников (род Timema), которые питаются широким спектром растений. Существует более дюжины видов Timema в западной части Северной Америки. Однако один вид, Timema knulli, питается и процветает на секвойях — растениях, на которых другие виды Timema не могут жить так же хорошо или вообще.
Похоже, T. knulli обладает этой способностью благодаря хромосомной инверсии — изменению в структуре его генома. В отличие от генной мутации, хромосомная инверсия происходит, когда два разрыва в хромосоме сопровождаются поворотом сегмента на 180 градусов и его повторной вставкой в исходные точки разрыва. В данном случае перевернулся фрагмент длиной в 30 миллионов пар оснований ДНК.
Команда определила, что эта инверсия у T. knulli — древняя. По оценкам, она произошла около 7,5 миллионов лет назад. Примечательно, что популяции T. knulli до сих пор несут оба варианта аллелей:
- новый, позволяющий питаться и процветать на секвойях,
- и исходный, повышающий выживаемость на исходном растении-хозяине (цветковом растении), который может быть особенно благоприятен в гетерозиготной форме.
Экологическая неоднородность и обмен генами между мигрирующими популяциями палочников способствуют сохранению как нового, так и исходного хромосомных вариантов (полиморфизма). Это может дать организмам преимущество в меняющемся мире, позволяя осуществлять непрерывную эволюцию и адаптацию.
Сложность эволюционных процессов, влияющих на эту инверсию, обеспечивает устойчивость к потере генетической изменчивости и может способствовать долгосрочному выживанию.