Используя современные молекулярные инструменты и полевые исследования, Университет биолога Небраски-Линкольна Джея Сторза и коллег продемонстрировал впервые, что различные разновидности могут взять различные генетические пути, чтобы развивать ту же самую черту. Результаты команды появляются в выпуске 21 октября журнала Science.«Есть этот действительно давний вопрос в эволюционной генетике о предсказуемости генетического изменения», сказал Сторз, преподаватель Сьюзан Й. Росовски биологических наук.
Другими словами, разновидности с общей, выгодной чертой претерпевают те же самые генетические изменения, чтобы развить ту черту? Или черта развивалась через различный, и поэтому непредсказуемые, генетические пути?
Оказывается, что естественный отбор, основной эволюционный процесс, может надежно произвести подобные, выгодные черты в различных разновидностях. Но на молекулярном уровне, эволюционные изменения имеют тенденцию быть очень особенными, и поэтому намного менее предсказуемы.Узнать, что, Storz обратился к птицам, живущим в Горах Анд Южной Америки.
Сравнивая высотные виды птиц с их коллегами низменности, его команда решила, что высотные птицы развили эритроциты с белками гемоглобина, которые с большей готовностью связывают кислородные молекулы. Эта черта приносит пользу разновидностям, живущим в параметрах настройки низкого кислорода, таких как горы.Storz и его команда проверили белки гемоглобина от многочисленных высотных видов птиц и определили, какие различия или мутации, в косметике белков были ответственны за высотную черту.
В большинстве случаев изменение в функции белка среди различных разновидностей было вызвано различными мутациями.«На что это указывает, то, что есть много возможных мутаций, которые могут все оказывать то же самое фенотипичное влияние (черта)», сказал Сторз. «Мы не можем предсказать, какие конкретные мутации ответственны за эти изменения». Одна возможная причина для этой изменчивости – то, что во время эволюции, гемоглобины различных разновидностей каждый накопили свой собственный уникальный набор мутаций.
Учитывая эти отличные генетические фоны, мутация, которая оказывает благоприятное влияние в одной разновидности, может оказать неблагоприятное влияние в различной разновидности.Чтобы проверить эту теорию, команда Сторза использовала инструменты генной инженерии, чтобы восстановить и возродить белки гемоглобина нескольких наследственных видов птиц, включая предка, характерного для всех птиц, которые существовали больше чем 100 миллионов лет назад. Разработка высотные мутации гемоглобина в древние белки птицы привела к весьма различным эффектам, чем у современных птиц.Как достижения эволюции в течение времени, различные мутации накапливаются в отличных разновидностях и параметрах настройки.
Естественный отбор оказывает подобное давление для разновидностей, чтобы приспособиться, когда они двигаются в большие высоты, например, но адаптация должна взять различные генетические пути, чтобы добраться там.«Это – новое явление, которое наши результаты помогли показать», сказал Сторз.
Его команда продолжает исследовать исторические влияния на генетическую адаптацию.