Эволюцию удалось поймать за хвост, точнее за лепесток
Американские ученые зафиксировали случай внезапного эволюционного изменения, которое произошло в наше время
Оказалось, все-таки эволюцию можно увидеть не только в археологических слоях и миллионы лет спустя. Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружили резкое изменение в популяции растений семейства лютиковых — водосбор голубой был вынужден мутировать, чтобы выжить. Это открытие подкрепляет версию, что изменения могут происходить скачкообразно, а не медленно в течение веков, как описывал Дарвин.
Биологи ищут ответ на вопрос, как происходит эволюция, с момента существования самой теории. Всегда ли это постепенное медленное развитие или могли быть достаточно стремительные изменения. Последнее предположение могло бы объяснить, почему часто отсутствуют промежуточные формы видов, которые ученые не могут обнаружить. Так будто, мутация происходила в короткий период времени или резко, и они просто не успели окаменеть.
Команда ученых описывает популяцию Aquilegia coerulea — голубых водосборов в Колорадо, которые потеряли свои лепестки, в том числе характерные для них шпорцы — выросты, которые служат для скопления нектара. По словам, Скотта Ходжеса, профессора кафедры экологии и эволюции университета, он много лет наблюдает водосборы — и у всех видов встречал редких особей с такими изменениями. Но в популяции Колорадо четверть растений потеряли эту функцию, что уже невозможно считать случайностью.
Как выяснилось, резкое изменение вызвано мутацией одного гена. Ученые рассмотрели ген APETALA3-3, который, как оказалось, единственный влияет на развитие нектарников.
«Это открытие показывает, что эволюция может происходить резким скачком, если задействован правильный тип гена. APETALA3-3 приказывает развивающемуся органу стать лепестком. Когда он сломан, этих инструкций больше нет, и это заставляет его развиваться в совершенно другой орган, чашелистик», — говорит Ходжес.
Если бы эти цветы сохранились в летописи окаменелостей, ученые разделили бы их на два совершенно разных рода. И также возник бы загадочный пробел: нет промежуточной формы, документирующей переход от одной морфологии к другой. Сами исследователи признаются, что им повезло оказаться в нужное время в нужном месте.
Однако, оставался ключевой вопрос у ученых — полезное ли это изменение. Все предыдущие исследования водосборов показывали, что шпорцы, характерные для этого растения, очень важны. Они помогают нектару скапливаться и привлекают опылителей. Было неясно, почему растения в данной популяции решили отказаться от такого механизма и преимущества.
Но когда команда ученых внесли в компьютер все собранные сведения на территории обитания водосбора в Колорадо, у них появилась цельная картина. Исследователи зафиксировали травоядных гусениц и тлей на растениях, которые мешали производству семян. И оленей на разных участках обитания водосборов, которые наносили значительный ущерб популяции, вплоть до полного уничтожения. Выяснилось, что олени и тля предпочитали цветы с нектарными шпорцами.
Растения-мутанты вынужденно отказались от этого привлекательного для животных признака, но начали производить больше семян, чем их сородичи с нектарниками. Таким образом, естественный отбор способствовал морфологическому изменению у голубых водосборов Колорадо.
Теперь ученые планируют исследовать ДНК голубых водосборов с мутировавшим геном, чтобы построить временной график — и выяснить, когда точно происходил эволюционный скачок.
Использованы материалы Current Biology, Phys.org
Материалы по теме: