Виды могут эволюционировать сообща, даже никогда не встречаясь
Это открытие объясняет, как одинаковые мутации возникают у организмов, не обменивающихся генами.
Новое исследование бросает вызов традиционному представлению о том, как виды развиваются с течением времени. Вместо того чтобы полагаться исключительно на прямой контакт или обмен генами, разные виды могут одновременно развивать схожие — или даже идентичные — генетические изменения, просто реагируя на одинаковые экологические условия.
Конвергентная эволюция без контакта
До сих пор большинство биологов считало, что конвергентная эволюция — когда у отдалённо связанных организмов появляются схожие черты — происходит из-за похожих условий окружающей среды. Однако считалось, что эти изменения происходят случайно и независимо. Новое исследование предлагает иное объяснение: определённые гены могут быть «предрасположены» к одинаковым мутациям, если окружающая среда оказывает постоянное и одинаковое давление.
«Мы обнаружили, что эволюция может быть предсказуемой не только на уровне черт организма, но и на уровне самих генетических изменений», — говорит ведущий автор исследования, доктор Маркус Кронмюллер из Института эволюционной биологии им. Макса Планка. «Это означает, что у вида может не быть «свободы выбора» в том, как он эволюционирует в ответ на определённую среду.»
Эксперимент с дрожжами
Чтобы проверить свою теорию, команда учёных провела масштабный эксперимент с дрожжами. Они вырастили 1 000 изолированных линий дрожжевых клеток в одинаковых условиях, где единственным источником питания был сахар, который дрожжи не могли сразу переваривать. В течение 1 000 поколений каждая линия эволюционировала изолированно, без контакта с другими линиями.
Результаты были поразительными: у 90% линий появились одинаковые мутации в одном и том же гене, отвечающем за метаболизм сахара. Это произошло даже несмотря на то, что дрожжи никогда не контактировали друг с другом и не обменивались генетическим материалом.
«Мы ожидали увидеть некоторую степень конвергенции, но не настолько высокий уровень повторяемости», — отмечает соавтор исследования, д-р Ли Вонг из Технологического института Калифорнии. «Это говорит о том, что эволюция может быть гораздо более предсказуемой, чем мы думали.»
Значение для биоразнообразия
Это открытие имеет важные последствия для понимания биоразнообразия. Если виды могут независимо развивать одинаковые адаптации к одинаковым условиям, это может объяснить, почему в разных частях мира существуют организмы с похожими чертами, несмотря на географическую изоляцию.
«Это может помочь нам понять, какие гены и черты наиболее важны для выживания в изменяющемся мире», — добавляет д-р Кронмюллер. «Если мы знаем, какие мутации наиболее вероятны в ответ на определённые изменения окружающей среды, мы сможем лучше предсказать, как виды будут реагировать на изменение климата или другие угрозы.»
Исследователи планируют расширить свою работу, изучая другие виды, включая растения и насекомых, чтобы проверить, действует ли этот принцип более широко в природе. Если это так, то эволюция может оказаться гораздо более предсказуемым процессом, чем считалось ранее.