By Так звані зяблики Дарвіна, можливо, є найвідомішим прикладом пристосувальної радіації – еволюційного процесу, коли з одного спадкового виду виникає багато нових, пристосованих до конкретних і тільки їм відповідних умов – пише Джейсон Голдман у журналі Scientific American.
Але цю радіацію птахів із Галапагоських островів навіть важко порівнювати з аналогічним процесом серед цихлових риб зі Східної Африки. Упродовж 2–3 млн років, що знадобилися для виникнення 14 видів зябликів Дарвіна, на просторах одного лише озера Малаві з’явилося понад 1000 видів цих рибок.
Нові дослідження розкривають генетичні механізми, які стоять за цим незвичайним явищем. Цихлові риби демонструють дивовижну різноманітність форм, кольорів, будови ротового апарату, поведінки, харчової дієти та багатьох інших рис. “Коли ми на них дивимося, вони нам здаються надзвичайно різними, – каже еволюційна біологиня з Інституту Ерлхема, що в Норвічі, Таранг Мехта. – Але коли порівняємо гени [що кодують білки] цих видів, то побачимо небагато відмінностей”.
Гени, що кодують білки, впливають на головні риси організму. Попередні дослідження показали, що “некодувальні” (“регуляторні”) ділянки ДНК цихлових, які визначають, як, коли й де активуються кодувальні гени, еволюціонували набагато швидше, ніж ті, що відповідають за виробництво білків. Ця регуляція може відбуватися тисячами різних способів, залежно від розташування і зв’язків поміж тими фрагментами ДНК. Мехта називає це явище “саморобством”. Але чимало дослідників сумнівалося, чи з такого саморобства можуть виникати нові види.
У праці, опублікованій у Genome Biology, Мехта разом зі колегами наводить результати аналізів експресії генів у мозку, очах, серці, нирках, м’язах і яєчках п’яти видів цихлових зі східноафриканських річок та озер. Використовуючи власноруч розроблену комп’ютерну модель, дослідники продемонстрували, що зміни в некодувальних ділянках геному мали, як твердить головна авторка праці з Університету Східної Англії Федеріка ді Пальма, “важливий вплив на еволюційну основу адаптації”, що призвів до дивергенції.
Так, наприклад, її група виявила, що зміни регуляторних ділянок ДНК впливали на експресію деяких кодувальних генів – це призвело до кращого зору в цихлових за певних умов. Ба більше, коли види розвивалися в схожих умовах довкілля, то регуляторні мережі викликали в них наростання до подібних розмірів.
Багато біологів із занепокоєнням дивиться на пришвидшене зменшення земного біорізноманіття, але наука все ще не до кінця здатна пояснити, які саме еволюційні процеси формують таке біорізноманіття, каже зоолог Вальтер Зальбургер з Університету Базеля, який не брав участі в згаданих дослідженнях. Цихлові з озер Малаві, Танганьїка чи Вікторія надають науковцям унікальну нагоду краще пізнати та розуміти ці процеси.
Група Мехти наразі працює над застосуванням цього методу до тиляпії, виду риби, що належить до роду цихлових і займає друге місце за чисельністю популяції серед розвідних риб.
“Якщо науковцям вдасться зрозуміти геномне саморобство, пов’язане із пристосуванням до екстремальних умов засоленості чи температури, – твердить Мехта, – це дасть змогу керувати селекцією тиляпії для ефективнішого забезпечення харчових потреб світу”.
