История эволюции на Земле знает множество примеров, когда изолированные популяции одного и того же вида со временем теряют способность скрещиваться между собой и становятся отдельными видами.
Новое исследование американских генетиков показывает, что одну из ключевых ролей в этом процессе могут играть быстрые изменения в митохондриальной ДНК.
Фелипе Баррето (Felipe Barreto) из Университета Орегона и его коллеги из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Университета Южной Калифорнии и Университета Северной Каролины работали с геномом веслоногих рачков Tigriopus californicus. Эти планктонные организмы, обитающие вдоль тихоокеанского побережья Северной Америки, давно находятся под пристальным наблюдением учёных, потому что прямо в настоящее время расходятся на несколько новых видов.
Известно, что у животных помимо ядерной ДНК, которая содержит основную генетическую информацию, небольшая часть генов присутствует в клеточных электростанциях – митохондриях. Как и у большинства других животных митохондриальная ДНК веслоногих ракообразных включает всего 37 генов. Из них тринадцать кодируют белки, а остальные отвечают за транспортные и рибосомные РНК. Но, несмотря на скромное количество, эти гены необходимы для производства главного источника энергии – аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). При этом они находятся в постоянном взаимодействии с сотнями генов ядерной ДНК. Соответственно, мутации в митохондриях могут нарушать сложившуюся систему и влиять на метаболизм организма в целом.
Учёные использовали молекулярные статистические модели для скрининга геномов восьми популяций Tigriopus californicus, чтобы проверить, совместимы ли между собой их гены. Оказалось, что отдельные митохондриальные гены сильно отличались даже у групп, разделённых сравнительно небольшими расстояниями. В результате даже если две популяции имеют возможность скрещиваться, их потомство оказывается менее жизнеспособным, чем особи, рождённые внутри одной группы.
«Гибридное потомство между этими популяциями страдает от меньшей плодовитости, замедленного развития и пониженного производства АТФ, как это было отмечено в нескольких предыдущих экспериментах», – говорит Баррето в пресс-релизе.
По мнению авторов работы, именно гены митохондриальной ДНК с большим количеством уникальных мутаций требуют детального изучения, чтобы понять, как разделённые популяции превращаются в отдельные виды.
С подробными результатами описанного исследования можно познакомиться в журнале Nature Ecology and Evolution.
Кстати, в наших материалах можно найти описание быстрой эволюции и у других животных, например, сумчатых куниц, сверчков и вьюрков.
Автор: Дарья Загорская