У комаров отсутствует важный ген без негативных последствий

Энтомологи из Университета Мэриленда обнаружили, что у комаров отсутствует ген, критически важный для выживания других насекомых, — ген, ответственный за правильное формирование сегментированного тела. Исследователи также выяснили, что родственный ген эволюционировал, чтобы взять на себя функцию отсутствующего. Хотя лабораторные исследования показывали, что подобные гены можно сконструировать для взаимозаменяемости, это первый случай, когда учёные идентифицировали ген, который в природе естественным образом эволюционировал для выполнения той же критической функции, что и родственный ген, давно разошедшийся с ним по разным эволюционным путям.

Эта работа подчёркивает важность осторожности в генетических исследованиях, использующих модельные организмы для выводов о разных видах. Она также указывает на новое потенциальное направление для разработки высокоселективных стратегий контроля численности комаров. Исследование опубликовано 30 сентября 2020 года в журнале Communications Biology.

Ведущий автор исследования Алис Ярвела обнаружила отсутствие гена случайно, пытаясь найти его версию у комаров для сравнения с образцами сверчков. Речь идёт о гене paired, который у плодовых мушек при "отключении" приводит к нарушению развития каждого второго сегмента тела и гибели организма. Поиск в публичных базах данных геномов комаров показал, что гена paired нет ни у одного вида комаров.

Команда обнаружила, что у близкородственных комарам видов мух ген paired присутствует. Это указывает, что его потеря — недавнее эволюционное событие, произошедшее только у комаров. Стало ясно, что другому гену у комаров пришлось взять на себя его функцию.

Подсказку дал эксперимент 1996 года на плодовых мушках, где учёные "выключили" paired и заменили его родственным геном gooseberry. Это показало, что при искусственной экспрессии в нужное время gooseberry может спасти развитие сегментов.

Чтобы проверить, произошла ли такая естественная замена у комаров, команда использовала CRISPR для редактирования гена gooseberry у комара Anopheles stephensi. Эмбрионы мутантных комаров выглядели так же, как эмбрионы плодовых мушек с "выключенным" paired.

Помимо контроля сегментации, ген paired влияет на мужскую фертильность у плодовых мушек. Это означает, что у комаров фертильность, вероятно, регулируют другие, возможно, уникальные для них гены, что открывает путь для создания селективных методов контроля численности комаров, не вредящих другим насекомым, таким как бабочки и пчёлы.