Маленькая рыбка раскрывает секреты адаптации к среде
Учёные из Индианского и Дартмутского колледжей определили гены и регуляторные механизмы, позволяющие организмам изменять форму тела в ответ на изменения окружающей среды.
Исследование, опубликованное в журнале Molecular Biology and Evolution, проливает свет на фенотипическую пластичность — способность организма изменять наблюдаемые характеристики под влиянием среды.
Модельный организм и метод
Учёные изучили, как атлантическая фундулюс (killifish) модифицирует жабры для жизни в пресной или солёной воде, активируя или деактивируя каналы, выделяющие соль. Этот процесс включает как структурные, так и функциональные изменения.
Ключевым инструментом исследования стал мышьяк. Ранее было установлено, что фундулюс более уязвим к мышьяку во время изменения солёности. Поскольку мышьяк мешает рыбам переключаться между средами, учёные использовали его, чтобы выявить гены, управляющие этими изменениями.
Основные результаты
- Воздействие мышьяка во время акклиматизации к соли выявило множество генов, управляющих пластическим ответом рыбы.
- Эти гены, обеспечивающие пластичность, поддерживаются на строго определённом уровне экспрессии.
- Гены пластичности организованы в необычно простые регуляторные сети, что может объяснять их точный контроль.
- Естественный отбор формирует эти сети в зависимости от потребности в пластичности: у рыб из стабильных сред контроль над генами пластичности менее точен, чем у обитателей изменчивых сред.
Значение и перспективы
Результаты показывают, что естественный отбор может действовать на целые регуляторные сети генов, а не только на отдельные гены или белки. Это имеет значение для понимания молекулярной эволюции.
Исследования продолжаются в двух направлениях:
- Понимание адаптации видов к резким изменениям среды для прогнозирования угроз глобального изменения климата.
- Изучение того, как низкие уровни мышьяка в питьевой воде (повышающие риск лёгочных заболеваний) могут нарушать иммунные ответы.