Цивилизация
«Эволюционные лаборатории» — изолированные сообщества растений и животных, например, Мадагаскара или Австралии, — еще долго будут «кормить» генетику и эволюционную биологию новыми знаниями. Уникальные переходные формы, выжившие там, — например, сумчатые или утконос, — позволяют провести замечательные in situ эксперименты по изучению эволюции животного мира и, в частности, млекопитающих, к которым относятся люди. Новое генетическое исследование позволило понять, как появилось плацентарное вынашивание плода — важнейшее эволюционное преимущество млекопитающих.
Древние сумчатые — предки современных млекопитающих — «отказались» от вынашивания детеныша в сумке в пользу вынашивания в утробе из-за появления в ДНК вирусоподобной вставки,
выяснили американские ученые. Их статью публикует Nature Genetics.
Этот «мусорный» фрагмент ДНК, как и вирус, бесконтрольно размножался внутри генома и вытеснял другие гены. Таким образом, эволюционный отказ от сумки был не постепенным, как это принято считать, а достаточно резким и спровоцированным «извне».
Специалисты из Йельского университета детально описали изменения ДНК на молекулярном уровне, которые позволили млекопитающим — от летучих мышей до синих китов — полноценно вынашивать детенышей в утробе, а не донашивать их в сумке, как кенгуру, или откладывать яйца в гнезда, как птицы.
«В последние 20 лет наши представления об эволюционных процессах кардинально изменились. Раньше мы были уверены, что изменения происходят в результате постепенных малозаметных мутаций ДНК, которые накапливаются со временем. Однако в последние годы высокоточные исследования позволяют выявить все больше случаев, когда
потеря или вставка значительного фрагмента ДНК, изменяющего сразу несколько областей генома, сразу приводила к масштабным морфологическим изменениям»,
— пояснил Гюнтер Вагнер, профессор экологии и эволюционной биологии, руководивший работой.
Его группа занимается изучением эволюционной истории беременности, исследует клетки матки, связанные с развитием плаценты. Биологи сравнили геном этих клеток сумчатых — опоссумов, которые рожают уже через две недели после зачатия, — с геномом аналогичных клеток плацентарных млекопитающих — броненосцев и людей (кстати, и те и другие (да еще шимпанзе бонобо) обладают «удивительной» для животного мира способностью спариваться в миссионерской позиции).
Анализ генома показал, что
более 1500 генов были активны в геноме плацентарных млекопитающих и «спали» у сумчатых.
Наоборот, еще 200 генов «спали» у млекопитающих и работали у сумчатых. Более того, большинство этих генов координировано (окружено и связано) двумя повторами транспозона MER20 — мобильного участка так называемой «мусорной ДНК», который наши предки могли получить от давно исчезнувшего ретровируса. Транспозоны растут, как паразиты, внедрившиеся в тело, размножаясь и занимая пространство в геноме. Однако в данном случае они также активируют или подавляют гены, связанные с беременностью.
Транспозоны как раз являются примером резкого изменения геномов. Они не относятся к генетическим мутациям, постепенно накопившимся за долгое время. Скорее они работают как заранее созданный вовне регуляторный механизм, встраивающийся в геном-хозяин и перепрограммирующий его на плацентарное вынашивание, считают ученые.
Дополнительно подтверждает гипотезу «внезапного» изменения типа вынашивания и спецификация «включенных» генов. В их число входит «молочный» ген пролактин (PRL) и семейство генов GPCR, отвечающих за работу так называемых полуспиральных рецепторов, которые оповещают организм о прикреплении яйцеклетки к стенке матки.