Чи можна передбачити еволюцію?
Два види круглих черв`яків, чиї шляхи розійшлися 20 млн років тому, через 50 років життя в лабораторних умовах втратили одні і ті ж гени, незважаючи на мільйони років незалежної еволюції.
Відео: Чи можна передбачити майбутнє?
Доросла нематода Caenorhabditis elegans і личинки, лупляться з яєць (фото Sinclair Stammers).
Що буде, якщо заново запустити еволюцію з самого початку: вийдуть ті ж самі види, що і зараз, чи ні? Питання, який, здавалося б, може мати тільки теоретичний відповідь, і більшість дослідників вважає, що еволюція дуже залежить від випадкових подій, щоб її можна було передбачити, розпланувати і відтворити.
Відео: ПРО НАУКУ, Про РЕЛІГІЇ, ПРО ЕВОЛЮЦІЇ, Про ВСЕСВІТУ, ПРО ЇЖУ
Проте результати роботи вчених з Рокфеллерівського університету (США) до деякої міри спростовують таку точку зору.
Дослідники вивчали нематоду Caenorhabditis elegans, понад півстоліття є одним з найпопулярніших модельних об`єктів в молекулярної і клітинної біології. Життєвий цикл нематоди здійснюється двома шляхами. Або личинка дорослішає за три дні, після перетворення на дорослу особину розмножується і через два тижні природним шляхом гине, або розвиток хробака гальмується, і він входить в стадію «сплячою личинки». У цьому стані нематода може проіснувати без їжі кілька місяців, перечікуючи несприятливі умови на зразок змін температури або виснаження харчових ресурсів. Останнє може настати, наприклад, через перенаселення, і у C. elegans є спеціальні рецептори для розпізнавання феромонів, які сам же черв`як і виділяє. Якщо кількість феромонів навколо зашкалює, розвиток перемикається на довгий шлях, через стадію «сплячою личинки».
Відео: Яким буде світ у майбутньому за версією GOOGLE
Пару років тому вчені помітили, що лабораторні C. elegans майже втратили здатність впадати в личиночную сплячку. Навіть в умовах перенаселення нематоди продовжували перетворюватись у дорослих черв`яків через три дні. Очевидно, в лабораторних умовах навіть дуже великій кількості нематод немає сенсу турбуватися про їжу. Тому за 50 років безбідного «наукової» життя вид розучився впадати в сплячку, викликану перенаселеність.
Дослідникам вдалося знайти два гена, які мали відношення до рецептора горезвісного феромону: мутації в них привели до нездатності черв`яків впадати в личиночную сплячку. Для порівняння були проаналізовані гени іншого штаму C. elegans, який готували до польоту в космос, спеціально вирощуючи в культурі з високою щільністю особин. За чотири роки червь- «космонавт» втратив альтернативну стадію «сплячою личинки» - через мутації в тих же генах, що і його штам-побратим.
Відео: Як дізнатися майбутнє | відповідь всередині
Потім дослідники взяли вже не інший штам C. elegans, а інший вид нематод - C. briggsae. Він також використовується в лабораторних експериментах, але від стандартного C. elegans його відокремлюють мільйони років незалежної еволюції (шляху двох видів розійшлися 20 млн років тому). Імовірно, їх гени повинні були встигнути досить сильно змінитися. Але виявилося, що у C. briggsae стадію сплячої личинки вимкнули приблизно ті ж мутації, що і в іншого виду. Рецептор феромону перебував у нього під контролем дуже близьких генів, хоча і не ідентичних C. elegans.
Іншими словами, протягом 20 млн років обидва види еволюціонували досить подібним чином, і по змінам в одному можна передбачити зміни, які відбулися - або відбудуться - у спорідненого йому. Стадію «сплячою личинки» у нематод контролюють до сотні генів- теоретично вимикання будь-якого з них може привести до її зникнення. Але багато хто з цих генів впливають на цілий ряд біохімічних і фізіологічних процесів, в той час як гени рецепторів феромону більше нічим в принципі не зайняті і можуть бути безболісно вимкнені.
Дослідники називають це загальним правилом еволюції: чим менше функцій у гена, тим більша ймовірність його зникнення з генома. Вони переконані, що це правило можна поширити на всі живі організми, хоча, щоб переконати в своїй правоті наукове співтовариство, доведеться виконати ще безліч експериментів.
