Бабочки-шашечницы смогли сохранить генетическое разнообразие и выжить, изредка скрещиваясь с очень дальними родственниками | Популярный университет

Бабочки-шашечницы смогли сохранить генетическое разнообразие и выжить, изредка скрещиваясь с очень дальними родственниками

Исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета и Зоологического института РАН выяснили, что генеалогически далёкие виды бабочек Melitaea didyma и Melitaea acentria, разделившиеся не менее пяти миллионов лет назад (почти столько же разделяет человека и шимпанзе), иногда скрещиваются между собой. Такая периодическая межвидовая гибридизация позволяет малочисленным ацентриям сохранять генетическое разнообразие, а значит — повышать свои шансы на выживание. 

Традиционно считается, что образование гибридов — организмов, получившихся после скрещивания генетически различных форм, в живой природе без участия человека встречается нечасто. Обычно оно связано с близкородственными видами. Например, в некоторых популяциях дафний (ракообразных из планктона) возникают гибриды, которые заметно затрудняют определение границ между разными видами. Однако эволюция знает примеры, когда естественная гибридизация проходила и между весьма дальними родственниками: например, между Homo sapiens и неандертальцами, общий предок которых жил около 800 тысяч лет назад.

Исследователям из СПбГУ и Зоологического института РАН удалось обнаружить гибридизацию еще более далёких друг от друга видов: бабочек-шашечниц Melitaea didyma (дидима) и Melitaea acentria (ацентрия), обитающих на склонах популярного горнолыжного курорта Хермон в северном Израиле. Их общий предок существовал не менее пяти миллионов лет назад — примерно так же далеко друг от друга на филогенетическом дереве находятся современный человек и шимпанзе (шесть миллионов лет). Чтобы получить этот результат, учёные провели полногеномное секвенирование и анализ 27 геномов бабочек-шашечниц трёх видов.

Оказалось, что некоторые особи малочисленных ацентрий периодически скрещиваются с более распространенными дидимами, что обеспечивает для ацентрий приток новых генов. В целом одна из причин вымирания видов заключается именно в потере генетического разнообразия. Поэтому то, что за счёт гибридизации с дальним родственником бабочки-ацентрии «подпитываются» генетическим материалом, может быть для ацентрий фактором выживания и дальнейшей эволюции. Причём, отмечают исследователи, межвидовая гибридизация не является в данном случае тотальной — с другим видом скрещиваются только отдельные особи, но этого вполне хватает для возникновения устойчивого потока генов. Учёным даже удалось поймать одну бабочку, которая оказалась межвидовым гибридом.

«Изучая строение ацентрии, мы заметили у неё черты сходства с дидимой, что было неожиданно, ведь эти два вида не являются близкими родственниками. В основном, подобные «совпадения» являются следствием адаптации к схожим условиям среды, но иногда они появляются в результате межвидовой гибридизации. Мы провели анализ полных геномов, который показал однонаправленный поток генов — от дидимы к ацентрии», — рассказала первый автор статьи, аспирантка СПбГУ Елена Паженкова.

Обычно результатом гибридизации, рассказывает профессор СПбГУ, главный научный сотрудник Зоологического института РАН Владимир Лухтанов, становится объединение видов в один или появление стерильного потомства, то есть тупик эволюции. Поэтому до недавнего времени считалось, что подобный сценарий «обогащения» вида новым генетическим материалом в принципе невозможен. Однако в последние годы появляется все больше работ, которые заставляют учёных иначе взглянуть на процессы эволюции живых существ.

«Такое ощущение, что мы находимся на этапе смены научной парадигмы. Биологи долгое время были убеждены, что эволюцию живых существ можно представить в виде ветвящегося дерева. Возможно, эта метафора не вполне верна и скоро будет отброшена», — говорит Владимир Лухтанов. — «Межвидовая гибридизация приводит к тому, что эволюцию более правильно представлять в виде сети жизни, в которой возникающие новые веточки горизонтально связаны друг с другом за счёт обмена генами. Кроме того, тот факт, что мы выявили малоизученный природный механизм, позволяющий поддерживать генетическое разнообразие, может иметь значение для разработки общей стратегии сохранения самых разных видов живых организмов».

Результаты исследования, которое заставляет по-новому взглянуть на эволюцию живых организмов, были поддержаны грантом Российского научного фонда и опубликованы в журнале Molecular Ecology.

Иллюстрация к новости — бабочка Melitaea acentria, обитающая на склонах горнолыжного курорта Хермон в северном Израиле. Изображение предоставлено авторами исследования

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: