Мобильный генетический элемент завоёвывает новый вид мух

Мобильные генетические элементы (транспозоны) — это последовательности ДНК, способные перемещаться по геному с помощью фермента транспозазы по принципу «вырезать-вставить» или «скопировать-вставить». С эволюционной точки зрения они могут быть как вредными (разрушая гены), так и полезными, увеличивая генетическое разнообразие и адаптивный потенциал. Их также называют «эгоистичными ДНК-паразитами».

Исследователь Роберт Кофлер из Института генетики популяций Венского университета ветеринарной медицины обнаружил в видах мух Drosophila simulans транспозон P-элемент, который ранее в этом виде отсутствовал.

Горизонтальный перенос и быстрое распространение

  • P-элемент стремительно распространился в популяции D. simulans за последние пять лет, вероятно, попав туда путём горизонтального переноса (прямой передачи от одного организма другому, а не по наследству).
  • Аналогичное событие произошло у Drosophila melanogaster более 60 лет назад. Двойное обнаружение P-элемента в новом виде за сто лет указывает, что горизонтальный перенос транспозонов происходит чаще, чем считалось.

Доказательства единого события и скорость размножения

Учёные предполагают единственный акт переноса, несмотря на находку P-элемента у мух из Южной Африки и США (Флорида).

  • У южноафриканских мух (образцы 2012 года) в геноме было больше копий P-элемента, чем у флоридских (образцы 2010 года).
  • Это свидетельствует, что флоридская популяция находилась на ранней стадии после переноса, а за два года в южноафриканской популяции произошло значительное размножение (амплификация) элемента.

Исследование в условиях ускоренной эволюции

Глава института Кристиан Шлёттерер и его команда используют подход «эволюция и повторное секвенирование» (evolve-and-resequence). Они подвергают плодовых мух экстремальным условиям (жара, холод, УФ-излучение) и сравнивают их геномы до и после воздействия, выявляя отобранные гены.

Открытие P-элемента в D. simulans даёт уникальную возможность изучить в лаборатории, как регулируются и выживают транспозоны. Ускорение эволюции в эксперименте позволит ответить на эти вопросы.