понедельник, 9 апреля 2012 г.

Как эволюция сама себя копирует

Как эволюция сама себя копируетСверхбыстрый переход колюшек из морей в пресноводные водоёмы произошёл с помощью переключения между готовыми генетическими системами, благодаря которым рыбам не пришлось долго ждать нужной комбинации мутаций.

С помощью колюшек учёные смогли понять, как животным удаётся за относительно короткое эволюционное время приспособиться к новым условиям обитания. Колюшки живут как в солёной, так и в пресной воде. Считается, что первоначально все они обитали в морях — и лишь к концу последнего ледникового периода (10 тысяч лет назад) отважились на колонизацию рек и ручьёв. Считается также, что колюшки предпринимали несколько таких попыток. Но при этом рыбам хватило всего десятка поколений (ничтожное по эволюционным меркам время), чтобы адаптироваться к пресной воде.

Такая адаптация должна была затронуть целые системы органов — а значит, и множество генов. Должны были возникать мутации, которые потом отбирались бы в поколениях. Учитывая масштаб перестроек, таких мутаций требовалось довольно много и понадобилась бы куча времени, чтобы оценить их полезность. Чтобы увидеть, что происходило с геномом колюшек, исследователи из Стэнфорда (США) проанализировали ДНК у 21 вида пресноводных и морских колюшек. Оказалось, что в целом геномы морских и пресноводных видов весьма схожи, что не удивительно, учитывая близкое родство тех и других. Но при этом было обнаружено около 150 зон в ДНК, которые почти повторялись у видов, живущих в сходных условиях. То есть по этим участкам можно было сказать, живёт ли рыба в море или в реке. Такая ДНК включала в себя гены, отвечающие за развитие покровов и способность почек выводить из организма избыток солей.

Колюшки несколько раз за свою историю проникали в пресноводные водоёмы, и сходство между пресноводными видами в некоторых критичных участках генома говорит о том, что всякий раз эволюция использовала для этого один и тот же механизм. Колюшкам не приходилось снова и снова отбирать из потока мутаций те, которые помогли бы им выжить в новой среде. У морских видов был некий генетический запас, включавшийся каждый раз, когда рыбы приступали к освоению новой экологической ниши. Но некоторые мутации тут всё же были необходимы. Этих мутаций немного, они попадают всего в несколько зон в ДНК, и, как выяснили исследователи, 80% из них приходится на регуляторные участки. Остальные 20% относятся к кодирующей части генов, то есть и впрямь вносят изменения в структуру белков. Однако бóльшая часть мутаций влияет на то, когда, где и какие гены будут активированы.

Приспособление к новой среде обитания происходило с помощью переключения на уже существующие генетические варианты, которые до поры дремали в геноме. Новых мутаций нужно было совсем немного, чтобы переключить гены с помощью регуляторных последовательностей.

Результаты исследований учёные опубликовали в журнале Nature.

Словом, эволюция не решает каждый раз новую задачу, а старается пользоваться предыдущими наработками. Полученные данные свидетельствуют в пользу теории о том, что у каждого организма с незапамятных времён есть готовый генетический багаж, который позволяет приспособиться к новым условиям, не дожидаясь, когда множество новых мутаций сложится в нужную комбинацию. Исследователи надеются найти подтверждение этой гипотезы и в геноме других животных.

Подготовлено по материалам Nature News.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Политические взгляды мешают эмпатии
Человек готов соучаствовать в счастье и несчастье другого, если только тот разделяет его политические взгляды. Мы можем почувствовать себя в шкуре другого, даже если он сильно отличается от нас. Мы можем понять внутреннее состояние человека из другой страны, хотя он говорит на ином языке и принадлежит чужой культуре, можем понять человека с другим цветом кожи. Да что там — даже мужчины и женщины...
  (читать дальше)

Cessna объявила о выходе нового Corvalis TTX
Самолёт располагает рядом усовершенствований, которые относительно необычны для этого класса. Компания-производитель, конечно же, поспешила заявить о том, что это самый быстрый одномоторный поршневой самолёт в мире. Что ж, окинем взглядом новый ЛА, который, по словам представителей Cessna, пойдёт в массовое производство в 2012 году. У этого одномоторного низкоплана довольно длинная история. Пост...
  (читать дальше)

Анорексия и ожирение прячутся в одних и тех же нейронных сетях
Аномалии в пищевом поведении, которые могут привести к клинической худобе или клиническому ожирению, происходят в одних и тех же нейронных структурах; разница заключается лишь в настройке нейронов друг относительно друга. Хотя проблема избыточного веса привлекает к себе неизмеримо больше внимания, чем чрезмерная худоба, учёные имеют есть все основания думать, что и ожирение, и анорексия случаютс...
  (читать дальше)

От чего зависит запах трюфеля
Учёные пришли к выводу, что гастрономические качества трюфеля зависят не столько от капризной экологии, в которой он рос, сколько от его генетических особенностей. На аромат трюфеля влияет его генетика, а не место, в котором он рос, сообщают нам учёные из Университета Геттингена (Германия). Чтобы в полной мере осознать революционность этого утверждения, нужен небольшой комментарий. Обычно под тр...
  (читать дальше)

Армия США хочет, чтобы дроны активнее махали крыльями
Третья фаза программы Nano Air Vehicle предусматривает на 2013 год детальное исследование новых типов полётов для дронов, в частности «машущего крыла». Иными словами, военные жаждут БПЛА-орнитоптеров, мимикрирующих под птиц. Армия нуждается в БПЛА, которые будут не просто похожи на птиц: она хочет, чтобы те летали так же тихо и манёвренно, как настоящие пернатые, — а это значит, что ей нужны орн...
  (читать дальше)

Чем «естественные» биологические часы отличаются от «искусственных»
Учёные усомнились в достоверности результатов исследований, посвящённых циркадным ритмам: эксперименты показали, что в лаборатории и в природе биологические часы дрозофил могут работать по-разному. Очередное исследование, посвящённое биологическим часам, ставит под сомнение достоверность данных, накопленных за 40 лет изучения суточных ритмов. Для своей работы учёные из Университета Падуи (Италия...
  (читать дальше)

В лаборатории впервые получена волна-убийца
Долгое время существование огромных волн высотой более 20 м, возникающих при спокойной погоде, отрицалось, и лишь их случайная фиксация помогла начать исследование проблемы. Но только сейчас австралийским ученым удалось получить так называемую волну-убийцу в лабораторных условиях. Хотя ещё португальцы рассказывали в своих хрониках о существовании беспричинных огромных волн, обрушивающихся на суд...
  (читать дальше)

ВВС США, возможно, испытают в Афганистане ещё один дирижабль
Мы уже рассказывали о ситуации с дирижаблями-разведчиками, разрабатываемыми одновременно для армии и ВВС США. Ещё недавно, после фактической остановки программы Blue Devil Block 2, казалось, что всё ясно: более дешёвая и несколько более эффективная платформа Long Endurance Multi-Intelligence Vehicle (LEMV), созданная британской фирмой из Бедфорда для армии США, победила. Её конструкторы сделали гл...
  (читать дальше)

Твёрдый водород пытается копировать строение графена
Поход за металлическим водородом начался в конце XIX века, когда химики указали на то, что элемент, находящийся над щелочными металлами в таблице Менделеева, тоже должен переходить в металлическое состояние. В 1935 году физики Юджин Вигнер и Хиллард Белл Хантингтон предсказали, что водород перейдёт в металлическое состояние при давлении в 25 ГПа (округлённо). К сожалению, более поздние экспериме...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)