Внешность обманчива: ящерицы приобретают одинаковую маскировочную адаптацию разными путями

Исследование популяций ящериц в Белых Песках (Уайт-Сэндс) в Нью-Мексико, поддержанное NSF, помогло исследователю Эрике Розенблюм из Университета Айдахо начать отвечать на вопрос, имеет ли значение, если природа решает одну и ту же проблему несколькими способами.

Статья, опубликованная 28 декабря в Proceedings of the National Academy of Sciences, описывает генетические различия между ящерицами, обитающими на территориях с белыми или тёмными почвами. Эти резкие различия в цвете являются идеальной средой для изучения естественного отбора и потока генов.

У трёх отдельных видов ящериц Розенблюм и её команда идентифицировали мутации в гене, кодирующем рецептор меланокортина-1 (Mc1r), которые во всех случаях приводили к появлению ящериц со светлой кожей. Дальнейшая биохимическая характеристика мутаций показала, что, хотя один и тот же ген затронут у двух видов, функциональные изменения, вызванные мутациями, были различными. У одного вида рецептор находится в неправильном месте в клетке, в то время как у другого вида рецептор находится в правильном месте, но не способен передавать сигнал.

«Наблюдаемые нами мутации привели к двум различным изменениям в функционировании рецептора Mc1r. Mc1r действует как выключатель света для меланина, поэтому, даже несмотря на то, что способ нарушения передачи сигнала разный, внешне мы видим одинаковый результат: светлокожих ящериц», — пояснила Розенблюм.

Хотя конечный результат — светлая кожа — одинаков, разные способы его достижения имеют важные последствия для потока генов в каждом виде. Например, паттерн доминирования мутировавших генов различается у двух видов. Мутация, приводящая к неправильному расположению белка Mc1r, является доминантной, то есть для появления светлокожих ящериц достаточно одной копии нового гена. В отличие от этого, ящерицы, которые кажутся белыми из-за нарушения передачи сигнала рецептором, должны иметь две копии мутантного гена, так как этот признак является рецессивным.

Розенблюм добавила: «Есть предварительные данные, позволяющие предположить, что гены, участвующие в адаптации, также могут влиять на видообразование. Изменения в меланине влияют на окраску верхней части тела, которую видят хищники, а также боков тела, которую другие ящерицы используют для выбора партнёра для спаривания. Таким образом, в этой системе, по-видимому, играют роль как естественный, так и половой отбор».

Эта среда обитания предоставляет исследователям уникальную возможность наблюдать естественный отбор и видообразование в процессе. Новые виды могут образовываться относительно быстро (за несколько тысяч лет) в некоторых условиях отбора, но застать организмы «на месте преступления» — редкость. Чем лучше исследователи понимают процесс видообразования, тем лучше мы будем подготовлены к попыткам сохранить этот процесс по мере изменения нашего ландшафта.