Оказалось, кораллы Элкхорна (Acropora palmata) могут передавать потомству мутации, накопленные в клетках тела.
Как правило, перенос мутаций возможен только через половые клетки, и ученые не до конца понимают, как кораллам удается преодолеть это ограничение. Однако такой механизм, вероятно, позволяет кораллам быстрее проверять полезность мутаций и лучше адаптироваться к меняющейся среде обитания.
Ученые из Университета штата Пенсильвания (США) сделали открытие, бросающее вызов более чем столетним представлениям об эволюции. Они показали, что кораллы Элкхорна (Acropora palmata) передают своим потомкам соматические мутации — изменения в последовательности ДНК, произошедшие не в половых клетках, а в клетках остального тела.
Результаты исследования, опубликованного в журнале Science Advances, демонстрируют новый путь к достижению генетического разнообразия, обеспечивающего новые адаптации, которые необходимы для выживания кораллов в быстроменяющихся условиях окружающей среды.
Для большинства животных новая мутация может привести к эволюционному изменению только в том случае, если она произошла в половой клетке, например в яйцеклетке или сперматозоиде. Считалось, что мутации, происходящие в остальных частях тела, то есть в соматических клетках, не могут наследоваться. Но у кораллов, похоже, есть способ обойти это ограничение.
У большинства организмов репродуктивные клетки отделяются от остальных клеток тела на ранних стадиях развития. Мутации в них способствуют эволюции вида, но это не слишком быстрый процесс. Кораллы способны размножаться и почкованием, и половым путем. У коралла Элкхорна, кроме того, некоторые яйцеклетки могут превращаться в жизнеспособное потомство без участия второго коралла. Именно это позволило ученым искать потенциальные соматические мутации у коралла-родителя и отслеживать их у его потомства.
Исследователи провели генотипирование образцов кораллов, собранных из десяти мест одной обширной колонии, представляющей потомство одного родителя, и из пяти соседних колоний. Результаты показали, что все шесть отдельных колоний принадлежали к одному и тому же исходному генотипу, то есть были клонами, появившимися из половых клеток одной особи или же в процессе ее почкования.
Таким образом, любая генетическая вариация, обнаруженная у этих кораллов, была бы результатом соматической мутации. Команда выявила в общей сложности 268 соматических мутаций в образцах, причем каждый образец содержал от двух до 149. При этом 50% соматических мутаций передавались по наследству.
Точный механизм этого процесса пока не известен, но авторы работы подозревают, что разделение между клетками тела и половыми клетками кораллов может быть неполным, а некоторые соматические клетки могут превращаться в половые, позволяя соматическим мутациям передаваться потомству.
Поскольку кораллы растут как колонии генетически идентичных полипов, соматические мутации, возникающие в одном полипе, подвергаются воздействию окружающей среды и проходят проверку на «полезность», не затрагивая остальную колонию. Клетки с потенциально опасными мутациями могут отмирать, а клетки с потенциально полезными мутациями передают их дальше по мере роста колонии, ускоряя адаптацию кораллов к условиям окружающей среды.
Автор: Александра Медведева