Тритоны Triturus демонстрируют генетический баланс

от

Исследователи из Лейдена обнаружили эволюционную «ловушку», которая преследует гребенчатых и мраморных тритонов на протяжении 25 миллионов лет: загадочная ошибка в ДНК, которая не должна возникать, но всё равно сохраняется. Как такое возможно? Кандидат наук Джеймс Френч нашёл новые подсказки.

У тритонов Triturus половина всех потомков умирает. Учёные давно знают, что одна часть их ДНК — хромосома 1 — существует в двух разных версиях. Животные нуждаются в обеих версиях, чтобы выжить. Во время размножения потомки наследуют по одной копии от каждого родителя случайным образом. По случайности половина детёнышей получает одну и ту же версию дважды, и эти особи не выживают.

«Это крайне невыгодно, если половина вашего потомства обречена с самого начала, — говорит Бен Вилстра, который руководил исследованиями Френча о гребенчатых и мраморных тритонах. — Вы бы ожидали, что такая „ошибка“ исчезнет давно в ходе эволюции. Но эта система существует как минимум 25 миллионов лет».

Джеймс Френч защитил диссертацию под названием «Сравнительная геномика сбалансированной летальной системы у тритонов Triturus» 3 апреля 2025 года в Академическом корпусе. Его научными руководителями были Бен Вилстра и Майкл Ричардсон.

Группа Вилстры пытается решить ключевую эволюционную головоломку: почему нечто настолько вредное продолжает существовать в природе? Исследователи обнаружили, что обе версии хромосомы лишены больших уникальных фрагментов ДНК. У каждого животного полный набор необходимых генов только тогда, когда оно несёт обе версии.

Гипотеза 1980-х годов предсказывала, что такие ошибки возникают из-за редкого ошибочного обмена между хромосомами. Исследователи нашли первое прямое доказательство того, что это действительно произошло. «Мы обнаружили, что эта летальная система эволюционировала из-за единственной мутации, при которой огромный участок ДНК был удалён из каждой из двух версий хромосомы 1, в то время как тот же участок был продублирован на противоположной версии», — говорится в исследовании.

Френч исследовал это с помощью компьютерных моделей, которые показали, что «ошибка» может возникать в небольших изолированных популяциях — например, у тритонов, живущих в отдельных водоёмах. В таких условиях естественный отбор не работает эффективно, позволяя вредным вариантам распространяться.

«В небольших популяциях могут происходить странные вещи. Если одна популяция, в которой эта „дефектная“ система появляется, позже колонизирует новые территории, недостаток может распространиться», — объясняет Вилстра.

Однако такая система остаётся редкой: подобные системы встречаются только у нескольких видов. Тритоны Triturus изучены лучше всего, но аналогичные случаи известны у некоторых растений и насекомых.

Как только система установлена, её практически невозможно устранить. Когда «здоровый» тритон размножается с тритоном, несущим систему, их потомство получает три копии некоторых генов и только одну из других. Это часто приводит к летальному исходу. «Как только система установлена, она поддерживает себя. Это своего рода эволюционная ловушка», — говорит Вилстра.

Исследование также потребовало огромных лабораторных усилий со стороны Френча. Геномы тритонов в 10 раз больше, чем у людей, что делает практически невозможным секвенирование всей их ДНК.

Чтобы получить представление, команды в Польше и Сербии разводили разные виды тритонов. Анализируя наследование тысяч генов, исследователи могли видеть, какие участки отсутствовали. «Звучит просто, но это была масштабная задача. Сотни животных, годы работы — и, конечно, пандемия не помогла», — вспоминает руководитель.

Следующий шаг — выяснить, какие именно гены являются существенными — какие переключатели развития отсутствуют у эмбрионов, которые не выживают? Современные генетические методы могут предложить возможности. «Как эволюционный биолог, я просто хочу понять, что происходит. Можем ли мы сделать животное „здоровым“ снова? Или даже дать здоровому животному такую же ошибку, чтобы понять, почему они умирают?» — говорит Вилстра.

Чистое любопытство движет исследовательской группой Вилстры. «Эволюция подобна гравитации: она просто происходит. Иногда полезно, иногда катастрофично. Эти тритоны показывают, как странно могут проявляться природные законы», — заключает он.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте