: 08.06.2024
В нарушение закона эволюции: когда признаки возвращаются
В ходе эволюции живые существа меняются, у них появляются новые свойства и признаки, а уже имеющиеся могут исчезнуть. Последнее происходит в том случае, когда признак становится ненужным, как зрение у животных, живущих под землей, или требует слишком больших ресурсов на свое «содержание». Почему же иногда эта «пропажа» возвращается?
В 1893 г. бельгийский палеонтолог Луи Долло сформулировал закон необратимости эволюции, согласно которому организм не может вернуться к предковому состоянию даже при возвращении в первоначальную среду обитания. Так, наземные позвоночные, вторично приспособившись к жизни в воде, не становятся рыбами, а птицы не превращаются в динозавров, даже если планета «возвратится» в мезозойскую эру.
Теоретически после утраты признака молекулярный механизм, лежащий в его основе, должен разрушиться: ген или генные ансамбли, его определяющие, подвергаются мутациям либо фатальные изменения происходят на уровне регуляции его активности.
Однако есть много примеров, когда утраченные черты проявляются у потомков даже через миллионы лет. Так, некоторые виды насекомых из отряда палочников, потерявшие в процессе эволюции крылья, позднее их вновь обрели. А у обитающих в пещерах практически слепых ракообразных, глаза у которых отсутствуют либо редуцированы, активно работают гены светочувствительных рецепторов-опсинов.
Молекулярные основы повторного появления признаков изучены плохо, и недавно ученые из Болонского университета (Италия) и Австралийского национального университета исследовали этот феномен на примере трех видов палочников из рода Bacillus, которые отличаются по способу размножения.
Известно, что некоторые виды палочников утратили половое размножение – они представлены только самками, которые размножаются партеногенезом, т.е. бесполым путем. В роду Bacillus партеногенезом размножается вид B. atticus, половым путем – B. grandii marettimi, а B. rossius занимает промежуточное положение: у этого вида существуют как обычные двуполые, так и партеногенетические популяции.
Ученые идентифицировали генные сети, в которых интенсивность работы генов была связана с репродуктивной функцией самцов и самок, и с удивлением обнаружили, что «самцовая молекулярная машинерия» присутствует у всех изученных видов, включая партеногенетический. За 20 млн лет, прошедших со времени эволюционного расхождения этих видов, она никак не пострадала ни в отношении целостности последовательностей генов, ни в плане координации их работы.
При этом выяснилось, что гены, связанные с репродуктивной функцией самцов, активно работают в репродуктивных тканях как самцов, так и самок, причем независимо от типа размножения. Этот удивительный факт говорит о том, что эти гены важны и для размножения самок.
Другими словами, гены, связанные с репродуктивной функцией самцов, обладают свойством плейотропии – они участвуют более чем в одном биологическом процессе и могут влиять на несколько внешне не связанных фенотипических признаков. Более того, в репродуктивных тканях партеногенетических организмов с большей вероятностью активировались именно такие гены, которые имели множественные функциональные связи с другими.
По-видимому, именно благодаря плейотропии и сохраняются в ходе эволюции гены, отвечающие за утраченные признаки. Такие гены вовлечены во множество биологических процессов, в которых они продолжают свое участие несмотря на утрату одной из своих функций. В этом случае остается вероятность, что «спящая» функция заработает вновь, и среди партеногенетических самок палочников вдруг появится самец со всеми вытекающими последствиями. И если в новых условиях такой признак снова окажется полезным виду – почему бы ему не вернуться?
Публикации по теме:
От кембрия и до сотворения мира...
Сложность как мерило эволюционного прогресса
Фото: https://commons.wikimedia.org
: 08.06.2024 
