Эволюция видов происходит за счет многофункциональности генов

Команда американских микробиологов исследовала процесс видообразования, взяв в качестве модели вирусы. В результате чего выяснилось, что для видообразования достаточно одного гена.

30 ноября 2007 в 18:28, просмотров: 531

Исследователи показали, что и лучшая приспособленность, и репродуктивная изоляция — основные предпосылки образования нового вида — обслуживаются одним и тем же единственным геном. Так что эволюция видов во многом происходит за счет многофункциональности генов, сообщают "Элементы", получившие недавно премию Рунета-2007.

Для эксперимента был выбран один из видов вирусов — бактериофаг, растущий в клетках бактерий Pseudomonas. Изначально этот бактериофаг мог расти на четырех видах бактерий, а его лабораторный мутантный штамм расширил диапазон инфекции, получив возможность заражать еще два дополнительных вида бактерий.

Именно этот мутантный штамм и высадили на клетки одного из шести возможных видов бактерий. Затем в пробирке имитировали эволюционный процесс. Каждый день — а это примерно пять генераций вирусов — вирусам устраивали обязательный для естественного отбора «эффект бутылочного горлышка», то есть сильно понижали численность популяции, давая возможность размножиться редким, но полезным генам. Новую, прореженную примерно до 300 частиц генерацию вирусов снова высаживали на клетки бактерий. Бактерии-хозяева каждый день высевались новые, то есть сами бактерии не изменялись и не влияли на эволюцию вирусов.

В течение месяца сменилось 150 генераций вирусов, 30 раз прошедших через бутылочное горлышко эволюции. В результате в пробирке получили новую линию вирусов, отлично приспособленную к новому хозяину: вирусы размножались в его клетках существенно быстрее, чем предковый штамм. Но зато новая линия вирусов потеряла способность заражать остальные пять видов бактерий, став узким специалистом высокого класса.

Выяснилось, что новая линия отличается от предковой формы мутациями в одном только гене. Это ген, кодирующий белок, ответственный за прикрепление к клетке хозяина. Естественно, в результате этой мутации вирус терял способность укореняться на бактериальной стенке и становился для данного вида бактерий безвредным.

Таким образом, эта мутация разводит по разным местам вирусов-предков и вирусов-потомков. Так что дальше эволюция предков и потомков идет обособленно. Мало того, та же самая мутация обеспечивает вирусу и ускоренный рост в клетке хозяина. Ученые это выяснили, сравнив темпы размножения носителей мутации с темпами размножения предков без этой мутации. Получается, что всего одна мутация обеспечивает и лучшую приспособленность организма, и его репродуктивную изоляцию

Ученым удалось наглядно показать, как весьма простым, генетически экономным способом получается репродуктивная изоляция и, как следствие, в перспективе новый вид.

Отчет об исследовании был опубликован в журнале "Эволюция".



    Партнеры