Всё сочувствие, на которое мы решились
 

Эволюцию видно по водомеркам

Способность некоторых водомерок бегать против течения помогает более детально понять фундаментальные эволюционные законы.

Эволюцию видно по водомеркам

Клопы водомерки любят стоячую воду. В безветренную погоду эти вообще-то очень шустрые насекомые иногда так неподвижно застывают на водной глади, что можно их не заметить, пока что-то их не потревожит. Любовь водомерок к стоячей воде вполне понятна: сопротивляться течению сложно и нам, а маленькую водомерку сносит как пушинку.

Но только всё это не про водомерок рода Rhagovelia – они без труда бегают по поверхности проточных водоемов. Вместе с ними в тех же водоемах живут водомерки Stridulivelia, однако они предпочитают держаться прибрежной зоны, отсиживаясь на листьях растений. Все дело в том, что у Rhagovelia ноги покрыты отталкивающими воду волосками, а у Stridulivelia волосков нет, и потому течение они не любят.

Эволюцию видно по водомеркам
Водомерки Rhagovelia, бегающие по воде

Водоотталкивающие волоски позволил Rhagovelia занять экологическую нишу, недоступную другим водомеркам, получив в своё распоряжение новые ресурсы. За историю эволюции живого мира такое происходило много раз: крылья насекомых, пестрые узоры бабочек, панцири черепах, пальцы ящериц, перья птиц – разнообразные и многочисленные новшества в свое время позволили разным группам живых организмов занять экологические ниши, недоступные конкурентам.

Эволюцию видно по водомеркам
Лопасть с волосками, помогающая водомеркам Rhagovelia бегать по проточной воде

Но как именно действует естественный отбор, что в результате у нас получаются крылья, перья и т. д.? На водомерках это можно показать весьма наглядно. Водоотталкивающие волоски есть только у рода Rhagovelia, и исследователи из Национального центра научных исследований во Франции решили узнать, как такой признак у них появился.

Вначале необходимо было понять, какие гены отвечают за то, что на ногах у Rhagovelia появляются лопасти из волосков. Таких генов оказалось два, и более детальное исследование показало, что один из них эволюционно более старый и был унаследован от предкового насекомого. Второй же ген возник непосредственно у Rhagovelia. (Округлые перистые лопасти на ногах насекмоых напомнили исследователям веер гейши, поэтому два гена, отвечающих за их развитие, получили названия гейша (geisha) и мать гейши (mother-of-geisha); «матерью» стал более древний ген.)

Поскольку последовательности обоих генов очень схожи, то скорее всего более старый в какой-то момент удвоился, и лишняя копия, накопив в себе отличия, стала новым геном. Кроме того, поскольку гены активны у водомерок только в концевых клетках средних ног, то можно сделать вывод, что эволюция волосковых лопастей происходила как минимум в два этапа: сначала в результате удвоения (или дупликации) возник новый ген, а потом оба гена определились с тем, где они будут работать.

У водомерок удалось найти и другие уникальные гены, которые активны только в средних ногах, а в остальном теле молчат. Когда исследователи отключали первые два гена, у насекомых все равно лопасти развивались, но кое-как, оставаясь зачаточными. Водомерки с недоразвитыми лопастями показывали промежуточные по ловкости результаты: чувствовали себя в движущейся воде менее уверено, чем нормальные сородичи, но все же лучше, чем водомерки совсем без лопастей.

В своей статье в Science исследователи предполагают, что сначала у Rhagovelia каким-то образом перестроились уже имевшиеся гены, так что в результате они получили зачатки лопастей. А уже затем последовала дупликация и в дело вступили те два гена, о которых шла речь выше, и зачатки превратились в полноценные лопасти.

В целом на примере водомерок мы видим еще одно подтверждение теории, согласно которой сложные приспособления возникают постепенно из более простых структур. То же самое происходило и с крыльями, и с перьями, и с глазами – везде все начиналось с каких-то элементарных зачатков; однако именно более простые случаи, вроде водомерок с их волосками, помогают понять некоторые детали того что происходило, на генетическом уровне.

Автор: Кирилл Стасевич

Ссылка на источник

Просмотров
Всего:
213 | За месяц: 0 | За неделю: 0 | За сутки: 0