banner
Апр 27, 2020
72 Просмотров

Быстрая эволюция у рыб: геномные изменения в поколении

Rapid evolution in fish: genomic changes within a generation

Исследователи из Базеля определили генетическую основу быстрой адаптации с использованием местных видов рыб. Они сравнили трехлопистую рыбу из разных мест обитания в районе Боденского озера. Их исследование показывает, что изменения в геноме можно наблюдать в течение одного поколения. Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications .

Эволюция обычно рассматривается как медленный процесс с изменениями в черты, возникающие на протяжении тысяч поколений. Однако в последние годы исследования показали, что адаптация по определенным признакам может происходить быстрее. Однако очень немногие исследования вне микроорганизмов смогли эмпирически продемонстрировать, как быстро естественный отбор формирует весь геном.

Исследовательская группа во главе с доктором Дэниелом Бернером из Департамента наук об окружающей среде Университета Базеля в настоящее время предоставила доказательства быстрого развития в течение одного поколения, используя трёх позвоночника в качестве модельного организма. Пятилетнее исследование объединило лабораторные работы, полевые эксперименты, математическое моделирование и геномный анализ.

Различные места обитания: озера и реки

В районе Боденского озера клюшки приспособились к экологически различным средам обитания – озерам и рекам. Чтобы выяснить, насколько быстро происходит адаптация по всему геному, в лаборатории в течение нескольких поколений скрещивали озерную и речную рыбу. Таким образом, геномы двух экотипов были смешаны, что привело к генетически разнообразной экспериментальной популяции.

Rapid evolution in fish: genomic changes within a generation

На втором этапе исследователи выпустили тысячи этих экспериментальных рыб в естественную речную среду обитания без резкого отторжения, подвергая их естественному отбору. Через год оставшуюся рыбу повторно поймали и исследовали генетически.

«Гипотеза об этом эксперименте было то, что в среде обитания реки, в которой должны были выжить экспериментальные животные, генетические варианты исходной популяции реки будут увеличиваться по частоте », – говорит Бернер. «Однако мы понятия не имели, измерим ли это в течение одного поколения».

Геномный анализ подтверждает гипотезу

Чтобы записать потенциальные изменения в геноме, исследователи сначала должны были идентифицировать участки ДНК, которые, скорее всего, будут поражены естественный отбор. Для этого они сравнили исходную популяцию озер и рек на основе данных последовательности ДНК. Это выявило сотни областей в геноме, вероятно, важных для адаптации к условиям озера и реки. Именно в этих регионах сравнивались данные последовательности ДНК в экспериментальной популяции до и после полевого эксперимента для выявления изменений частоты генетических вариантов.

Результат подтвердил гипотезу: в среднем частота речных вариантов увеличилась примерно на 2,5% за счет озерных вариантов. «На первый взгляд эта разница может показаться небольшой, но она действительно существенна, если ее экстраполировать на несколько десятков поколений», – говорит Бернер. Эксперимент показывает, что эволюция может происходить очень быстро прямо на наших глазах – и не только у микроорганизмов. «Такая быстрая эволюция может помочь некоторым организмам справиться с текущими быстрыми изменениями окружающей среды, вызванными людьми», – заключает Бернер.


Article Categories:
Интересно
banner

Добавить комментарий

101