Сегодня в традиционной рубрике "избранное из журнала Наука" представляется статья про эксперементальную проверку теоретически предсказанного накопления со временем несовместимостей Добжанского-Мёллера у близкородственных видов. Это редкий пример прямой экспериментальной проверки классических предсказаний теории эволюции.Выбрал я эту статью вовсе не потому, что наш знаменитый соотечественник Феодосий Добжанский и "маскот" (Шишков, прости) этого журнала Герман Мёллер имеют отношение к этим несовместимостям (хотя это приятно, конечно). Нет, вовсе не поэтому. Дело в том, что работа вышла в лаборатории известного американского ученого-эволюциониста Джерри Койна (Jerry Coyne).Он есть даже на карте науки, которая была в этом журнале пару постов назад - им заканчивается ветка "Evolutionary Biology". Правда, попал он туда скорее всего не за научные заслуги, а за свою популяризаторскую деятельность. В частности, не так давно им была написана книга "Why evolution is true?", которая является прямым аналогом и конкурентом книги Ричарда Докинза "The Greatest Show on Earth: The Evidence for Evolution" - обе вышли в печать прошлом году. Кстати, нашим признанным отечественным докинзом-койном является доктор Александр Марков aka
macroevolution, книгу которого "Рождение сложности" издал в этом году фонд "Династия". Спешите купить, если еще осталось : )В дополнение к сказанному, у Койна есть очень крутой блог, где вы можете прочитать про, например, текущую эволюцию человечества или отзыв статей нобелиата. И много чего еще.Ну, после такого пространного вступления, перехожу к собственно статье.Вообще, очень простая статья. Вклад в приспособленность каждого конкретного аллеля зависит от генетического окружения, в котором он находится. Если две популяции были какое-то время изолированы друг от друга, в каждой закрепляются свои комбинации аллелей. Когда происходит скрещивание особей из ранее изолированных популяций, то возникают новые, никогда не тестировавшиеся отбором, комбинации аллелей. Часть из них снижает приспособленность потомков такого скрещивания. Вот как раз пары (тройки etc) таких аллелей и называют несовместимостями Добжанского-Мёллера.В близкородственных видах несовместимости ДМ ответственны за нежизнеспособность или стерильность гибридов - то есть за репродуктивную изоляцию. Это важное дополнение к классическое теории эволюции - сам Дарвин не мог понять как могла быть отобрана стерильность межвидовых гибридов - явно ведь неадаптивный признак.Простая модель, придуманная Койном и его аспирантом по имени Орр, предсказывает, что несовместимости ДМ накапливаются со временем со скоростью, пропорциональной квадрату накопления изменений в генах близкородственных видов (для биаллельных взаимодействий, кубу - для триаллельных etc). То есть, накопление несовместимостей ДМ делает необратимым репродуктивную изоляцию, или, лучше сказать, видообразование.Гипотезу об экспоненциальном накоплении несовместимостей ДМ как раз и тестируют авторы статьи. Сделано это на мухах. Drosophila melanogaster может рождать стерильных самок при скрещивании с самцами Drosophila santomea и Drosophila simulans. Кстати, нормальная ситуация: если какой-то пол у межвидовых гибридов не выживает, то это почти всегда гетерогаметный пол. Называется правило Холдейна и тоже объясняется несовместимостями ДМ.Время расхождения этих видов можно оценить с помощью "генетического времени" (Ks): по среднему количеству синонимичных замен нуклеотидов на один ген. Для пары D. melanogaster - D. simulans это примерно 0.101, для пары D. melanogaster - D. santomea это 0.242. То есть мы можем ожидать увеличение числа несовместимостей ДМ в 2.4 раза в случае линейного роста и в 5,8 раз в случае, если верна модель Койна и Орра.Как посчитать эти несовместимости? Делается это в одно генетическое скрещивание:
Штука в том, что существует т.н. делеционный кит, содержащий набор из нескольких сотен линий D.melanogaster, каждая из которых содержит определенную делецию участка генома мухи. Эти делеции в сумме покрывают практически весь геном. Теперь если скрестить муху из делеционного кита с мухой другого вида, то получатся гибриды двух типов - с делецией и без нее. Хромосома без делеции маркирована, поэтому мы будем легко различать оба типа гибридов. В норме ожидается, что гибридов обоих типов будет равное количество.Однако, если мы посчитаем наблюдаемое отношение (выживаемость) числа гибридов с делецией к числу гибридов с маркером, то окажется, что иногда оно довольно низкое и для некоторых редких делеций даже равно нулю. Авторы интерпретируют этот феномен как свидетельство того, что в делецию попадает ген, вызывающий несовместимость ДМ. Случаев с нулевой выживаемостью в паре D. melanogaster - D. simulans 10 штук, для пары D. melanogaster - D. santomea - 65 штук, что очень похоже на тестируемую гипотезу. Если повышать порог выживаемости, то картина не меняется - накопление несовместимостей ДМ парабола все равно описывает лучше, чем линейная функция (см первый рисунок). И кто говорит, что по двум точкам кривые строить плохо ))Забавно, конечно. Если межвидовая несовместимость объясняется моделью Добжанского-Мёллера, то реально не так много генов отвечают за репродуктивную изоляцию (FYI, генетическое расстояние даже между D. melanogaster и D. simulans больше, чем между человеком и шимпанзе). Интересно знать, что это за гены у пары человека-шимпанзе, их вполне может быть всего около десятка.Daniel R. Matute, Ian A. Butler, David A. Turissini, and Jerry A. CoyneScience 17 September 2010: 1518-1521(в том же номере есть парная статья, где то же самое показано на травках)PS Кстати, сам Койн описал свою работу у себя в блоге гораздо понятнее и интереснее, чем я )). Там же есть фото его аспиранта, первого автора статьи, который делал все эти бесконечные скрещивания. Не могу не привести его тут - с Дарвиным и кровавой мэри. Короче, типичный американский аспирант:
Комментарии (0)