«

»

Авг 16

Дрозофилы с древним геном опровергли одну из классических теорий молекулярной эволюции

Команда исследователей из Университетов Чикаго, Висконсина и Небраски-Линкольна опровергла одну из классических гипотез эволюционной адаптации на примере плодовой мухи дрозофилы (Drosophila melanogaster). Учёные синтезировали древнюю версию одного из генов этого вида, создав трансгенных насекомых и показали, что мухи с «древними» генами нисколько не уступали современным. 

Проще говоря, биологи решили сначала «открутить время назад», чтобы понять, какими были гены плодовых мушек ранее, затем синтезировать один из них и внедрить его в геном насекомого, чтобы посмотреть, как при этом изменится его жизнь.

В дикой природе D. melanogaster питается продуктами брожения плодов (мелкие насекомые часто появляются и быстро размножаются там, где лежит подгнившие фрукт). Как известно, за расщепление спирта отвечает фермент алкогольдегидрогеназы (ADH). Учёные предположили, что именно кодируемый ADH фермент помог мушке приспособиться к высоким концентрациям спирта. Если способность перерабатывать спирт возникла и совершенствовалась в ходе естественного отбора, то, следовательно, у предков она была менее эффективна. Другими словами у древних дрозофил этот фермент работал хуже.

Чтобы проверить данную гипотезу, которая следует из теории Ч. Дарвина, исследователи из США  смоделировали варианты нуклеотидных последовательностей гена до и после того, как плодовая мушка приобрела толерантность к этанолу (предположительно 2-4 миллионов лет назад). Затем учёные синтезировали эти гены, инициировали их экспрессию и проверили способность полученных ферментов расщеплять спирты. В результате выяснилось, что изменения, которым геном плодовой мушки подвергся в процессе эволюции, не оказали особого влияния на работу фермента.

Тогда учёные встроили «древнюю» форму гена ADH в геном современных плодовых мушек и вывели тысячи модифицированных насекомых, чтобы проверить, как быстро они будут расщеплять этанол и сколько смогут прожить, если будут питаться гниющими плодами с высоким содержанием спиртов. Эксперименты показали, что плодовые мушки с более древней формой гена ADH перерабатывали этанол не хуже, чем насекомые с «последней версией» гена. Более того, они точно так же взрослели и размножались, питаясь едой с высоким содержанием спиртов.

Как пояснил руководитель работы Джо Торнтон (Joe Thornton) , гипотезу о влиянии каталитической активности гена ADH в своё время приняли, поскольку она была  интуитивно привлекательной для объяснения молекулярной эволюции под влиянием естественного отбора.

Команда исследователей из США надеется, что новая методика получения организмов с более древними версиями генов станет так называемым золотым стандартом в этой области и в будущем поможет точно определить, где работает теория Дарвина.

Работа американских генетиков опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution https://www.nature.com/articles/s41559-016-0025

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.