Молекулярные основы функциональной дифференциации — фундаментальный вопрос биологии. Чтобы полностью понять, как возникают эти изменения, необходимо оценить взаимосвязь между генами и функциями. Это сложная задача, потому что новые мутации могут вызывать различные функциональные изменения, когда они происходят с разными ранее существовавшими мутациями, вызывая сложные неаддитивные взаимодействия.
Чувствительный к синему зрительный пигмент у человека произошел от чувствительного к ультрафиолету пигмента у древнего бореевтерского предка в результате семи мутаций. Их связывает 5040 возможных эволюционных путей. Команда экспериментально исследовала генетический состав и цветовое восприятие зрительного пигмента на каждом этапе эволюции всех 5040 траекторий. Они обнаружили, что 4 008 траекторий преждевременно обрываются из-за содержания обезвоженного нефункционального пигмента.
Восемь наиболее вероятных траекторий показывают, что чувствительность к синему развивалась постепенно, почти исключительно за счет неаддитивных взаимодействий между семью мутациями.Этот анализ демонстрирует, что историческая последовательность изменений имеет решающее значение для нашего понимания молекулярной эволюции, и подчеркивает, что генная инженерия предковых молекул является ключом к расшифровке сложных взаимодействий мутаций внутри белка и их влияния на функциональные изменения.